DE102007044439A1 - Optoelectronic semiconductor chip with quantum well structure - Google Patents

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Abstract

Es wird ein optoelektronischer Halbleiterchip angegeben, der eine strahlungsemittierende Halbleiterschichtenfolge (1) mit einer aktiven Zone (120) aufweist. Die aktive Zone enthält eine erste Quantentopfschicht (3), eine zweite Quantentopfschicht (4) und zwei Abschluss-Barriereschichten (51). Die erste Quantentopfschicht und die zweite Quantentopfschicht sind zwischen den zwei Abschluss-Barriereschichten angeordnet. Die aktive Zone weist ein Halbleitermaterial auf, das mindestens eine erste un eine zweite Komponente enthält. Der Anteil der ersten Komponente in dem Halbleitermaterial der zwei Abschluss-Barriereschichten ist geringer als in der ersten und der zweiten Quantentopfschicht. Die zweite Quantentopfschicht weist im Vergleich zur ersten Quantentopfschicht entweder eine geringere Schichtdicke und einen größeren Anteil der ersten Komponente des Halbleitermaterials oder eine größere oder die gleiche Schichtdicke und einen geringeren Anteil der ersten Komponente des Halbleitermaterials auf.An optoelectronic semiconductor chip is disclosed, which has a radiation-emitting semiconductor layer sequence (1) with an active zone (120). The active zone includes a first quantum well layer (3), a second quantum well layer (4) and two termination barrier layers (51). The first quantum well layer and the second quantum well layer are disposed between the two termination barrier layers. The active zone comprises a semiconductor material containing at least a first and a second component. The proportion of the first component in the semiconductor material of the two termination barrier layers is less than in the first and the second quantum well layer. In comparison to the first quantum well layer, the second quantum well layer has either a smaller layer thickness and a larger proportion of the first component of the semiconductor material or a greater or the same layer thickness and a smaller proportion of the first component of the semiconductor material.

Description

Die vorliegende Anmeldung betrifft einen optoelektronischen Halbleiterchip mit Quantentopfstruktur.The The present application relates to an optoelectronic semiconductor chip with quantum well structure.

Optoelektronische Halbleiterchips mit Quantentopfstruktur sind beispielsweise aus der Druckschrift DE 199 55 747 A1 bekannt.Optoelectronic semiconductor chips with quantum well structure are for example from the document DE 199 55 747 A1 known.

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Anmeldung, einen optoelektronischen Halbleiterchip mit Quantentopfstruktur anzugeben, dessen Effizienz und/oder Lebensdauer verbessert ist.It is an object of the present application, an optoelectronic Specify semiconductor chip with quantum well structure, its efficiency and / or Life is improved.

Diese Aufgabe wird durch einen optoelektronischen Halbleiterchip gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen des optoelektronischen Halbleiterchips sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben, deren Offenbarungsgehalt explizit durch Rückbezug in die Beschreibung aufgenommen wird.These The object is achieved by an optoelectronic semiconductor chip according to claim 1 solved. Advantageous embodiments and developments of the optoelectronic semiconductor chip are in the dependent Claims specified, the disclosure content explicitly is incorporated by reference into the description.

Es wird ein optoelektronischer Halbleiterchip angegeben, der eine strahlungsemittierende Halbleiterschichtenfolge aufweist. Die strahlungsemittierende Halbleiterschichtenfolge enthält eine aktive Zone mit einer ersten Quantentopfschicht, einer zweiten Quantentopfschicht und zwei Abschluss-Barriereschichten. Die erste und die zweite Quantentopfschicht sind zwischen den zwei Abschluss-Barriereschichten angeordnet. Anders ausgedrückt ist die aktive Zone zwischen einer n-dotierten Schicht oder Schichtenfolge und einer p-dotierten Schicht oder Schichtenfolge angeordnet. In Richtung von der n-dotierten Schicht/Schichtenfolge zu der p-dotierten Schicht/Schichtenfolge geht eine der Abschluss-Barriereschichten der ersten und zweiten Quantentopfschicht voraus und die andere Abschluss-Barriereschicht folgt der ersten und zweiten Quantentopfschicht in Richtung von der n-dotierten Halbleiterschicht zu der p-dotierten Halbleiterschicht nach.It an optoelectronic semiconductor chip is specified, which is a radiation-emitting Semiconductor layer sequence has. The radiation-emitting semiconductor layer sequence contains an active zone with a first quantum well layer, a second quantum well layer and two termination barrier layers. The first and second quantum well layers are between the two Terminating barrier layers arranged. In other words is the active zone between an n-doped layer or layer sequence and a p-doped layer or layer sequence. In Direction from the n-doped layer / layer sequence to the p-doped layer / layer sequence goes one of the closing barrier stories of the first and second Quantum well layer ahead and the other termination barrier layer follows the first and second quantum well layers in the direction of the n-type semiconductor layer to the p-type semiconductor layer to.

Die erste und die zweite Quantentopfschicht haben im Vergleich zu den Abschluss-Barriereschichten eine geringere Bandlücke. Die aktive Zone weist also eine Quantentopfstruktur, insbesondere eine Mehrfachquantentopfstruktur auf, die zumindest die erste und zweite Quantentopfschicht und die zwei Abschluss-Barriereschichten enthält. Hierbei ist keine Aussage über die Dimensionalität der Quantisierung der Energiezustände durch die Quantentopfschichten und die Abschluss-Barriereschichten impliziert. Mittels der Quantentopfstruktur können u. a. mindestens ein Quantenfilm, Quantendraht und/oder Quantenpunkt und jede Kombination dieser Strukturen erzielt sein.The first and the second quantum well layer have compared to the Close barrier layers have a lower bandgap. The active zone thus has a quantum well structure, in particular one Multiple quantum well structure comprising at least the first and second Quantum well layer and the two terminating barrier layers contains. Here is no statement about the dimensionality the quantization of the energy states by the quantum well layers and the completion barrier layers implied. By means of the quantum well structure can u. a. at least one quantum well, quantum wire and / or quantum dot and any combination of these structures can be achieved.

Die Quantentopfstruktur der aktiven Zone ist zur Erzeugung elektromagnetischer Strahlung im Betrieb des Halbleiterchips vorgesehen. Der optoelektronische Halbleiterchip ist vorzugsweise zur Emission von Laserstrahlung vorgesehen, es handelt sich also bei dem optoelektronischen Halbleiterchip vorzugsweise um einen – beispielsweise kantenemittierenden – Laserdiodenchip.The Quantum well structure of the active zone is electromagnetic to generate Radiation provided during operation of the semiconductor chip. The optoelectronic Semiconductor chip is preferably for emission of laser radiation provided, so it is in the optoelectronic semiconductor chip preferably by a - for example, edge-emitting - laser diode chip.

Die strahlungsemittierende Halbleiterschichtenfolge ist insbesondere eine mittels epitaktischem Schichtwachstum hergestellte Halbleiterschichtenfolge. Bei dem Schichtwachstum werden üblicherweise n-leitende Schicht/Schichtenfolge, die aktive Zone und die p-leitende Schicht/Schichtenfolge in dieser Reihenfolge nacheinander hergestellt. Daher wird im vorliegenden Zusammenhang die Richtung von der n-dotierten Schicht/Schichtenfolge zu der p-dotierten Schicht/Schichtenfolge mit dem Begriff „Wachstumsrichtung" abgekürzt. Es sei jedoch darauf hingewiesen, dass – beispielsweise bei Halbleiterchips die einen Tunnelübergang aufweisen – die vorliegend mit „Wachstumsrichtung" bezeichnete Richtung auch entgegengesetzt zur tatsächlichen Richtung des Schichtwachstums verlaufen kann.The radiation-emitting semiconductor layer sequence is in particular a semiconductor layer sequence produced by epitaxial layer growth. In the layer growth are usually n-type Layer / layer sequence, the active zone and the p-type layer / layer sequence produced in this order one after the other. Therefore, in the present Relation the direction of the n-doped layer / layer sequence to the p-doped layer / layer sequence with the term "growth direction" abbreviated. It should be noted, however, that - for example in semiconductor chips having a tunnel junction - the here referred to as "growth direction" direction also opposite to the actual direction of layer growth can run.

In Wachstumsrichtung geht eine der Abschlussschichten der ersten und zweiten Quantentopfschicht voraus, die andere Abschlussschicht folgt der ersten und zweiten Quantentopfschicht in Wachstumsrichtung nach. Die Haupterstreckungsebenen der Abschlussschichten und der ersten und der zweiten Quantentopfschicht sind insbesondere im wesentlichen senkrecht zur Wachstumsrichtung. Die erste und die zweite Quantentopfschicht und die zwei Abschlussschichten sowie die gesamte aktive Zone haben zweckmäßigerweise im wesentlichen parallele Haupterstreckungsebenen.In Growth direction goes one of the completion layers of the first and second quantum well layer ahead, the other terminating layer follows the first and second quantum well layer in the growth direction. The main extension planes of the top layers and the first and the second quantum well layer are in particular substantially perpendicular to the direction of growth. The first and second quantum well layers and have the two terminating layers as well as the entire active zone suitably substantially parallel main extension planes.

Die aktive Zone weist ein Halbleitermaterial auf, das mindestens eine erste und eine zweite Komponente enthält. Beispielsweise weist die aktive Zone ein III/V-Verbindungs-Halbleitermaterial, beispielsweise ein Nitrid-Verbindungs-Halbleitermaterial wie InAlGaN oder ein Phosphit-Verbindungs-Halbleitermaterial, auf. Alternativ kann sie auch ein II/VI-Verbindungs-Halbleitermaterial aufweisen. Beispielsweise enthält das Halbleitermaterial In als erste Komponente und/oder es enthalt GaN, AlN und/oder AlGaN als zweite Komponente.The active zone comprises a semiconductor material having at least one contains first and a second component. For example the active zone has a III / V compound semiconductor material, For example, a nitride compound semiconductor material such as InAlGaN or a phosphite compound semiconductor material. alternative For example, it may also comprise an II / VI compound semiconductor material. For example, the semiconductor material In is the first one Component and / or it contains GaN, AlN and / or AlGaN as the second Component.

Ein III/V-Verbindungs-Halbleitermaterial weist wenigstens ein Element aus der dritten Hauptgruppe, wie beispielsweise Al, Ga, In, und ein Element aus der fünften Hauptgruppe, wie beispielsweise B, N, P, As, auf. Insbesondere umfasst der Begriff "III/V-Verbindungs-Halbleitermaterial" die Gruppe der binären, ternären oder quaternären Verbindungen, die wenigstens ein Element aus der dritten Hauptgruppe und wenigstens ein Element aus der fünften Hauptgruppe enthalten, beispielsweise Nitrid- und Phosphit-Verbindungshalbleiter. Eine solche binäre, ternäre oder quaternäre Verbindung kann zudem beispielsweise ein oder mehrere Dotierstoffe sowie zusätzliche Bestandteile aufweisen.A III / V compound semiconductor material comprises at least one element of the third main group such as Al, Ga, In, and a fifth main group element such as B, N, P, As. In particular, the term "III / V compound semiconductor material" includes the group of binary, ternary or quaternary compounds containing at least one element from the third main group and at least one element from the fifth main group, for example nitride and phosphite compound semiconductors. Such a binary, Ternary or quaternary compound may also have, for example, one or more dopants and additional constituents.

Entsprechend weist ein II/VI-Verbindungs-Halbleitermaterial wenigstens ein Element aus der zweiten Hauptgruppe, wie beispielsweise Be, Mg, Ca, Sr, und ein Element aus der sechsten Hauptgruppe, wie beispielsweise O, S, Se, auf. Insbesondere umfasst ein II/VI-Verbindungs-Halbleitermaterial eine binäre, ternäre oder quaternäre Verbindung, die wenigstens ein Element aus der zweiten Hauptgruppe und wenigstens ein Element aus der sechsten Hauptgruppe umfasst. Eine solche binäre, ternäre oder quaternäre Verbindung kann zudem beispielsweise ein oder mehrere Dotierstoffe sowie zusätzliche Bestandteile aufweisen. Beispielsweise gehören zu den II/VI-Verbindungs-Halbleitermaterialien: ZnO, ZnMgO, CdS, ZnCdS, MgBeO.Corresponding For example, an II / VI compound semiconductor material comprises at least one element the second main group such as Be, Mg, Ca, Sr, and a member of the sixth main group, such as O, S, Se, up. In particular, an II / VI compound semiconductor material comprises a binary, ternary or quaternary compound, the at least one element from the second main group and at least comprises an element from the sixth main group. Such a binary, ternary or quaternary connection can also for example, one or more dopants and additional Have constituents. For example, the II / VI compound semiconductor materials include: ZnO, ZnMgO, CdS, ZnCdS, MgBeO.

Dass die aktive Zone ein Nitrid-Verbindungshalbleitermaterial enthält, bedeutet im vorliegenden Zusammenhang, dass die aktive Zone oder zumindest ein Teil davon ein Nitrid-Verbindungshalbleitermaterial, vorzugsweise InnAlmGa1–n–mN aufweist oder aus diesem besteht, wobei 0 ≤ n ≤ 1, 0 ≤ m ≤ 1 und n + m ≤ 1. Dabei muss dieses Material nicht zwingend eine mathematisch exakte Zusammensetzung nach obiger Formel aufwei sen. Vielmehr kann es beispielsweise ein oder mehrere Dotierstoffe sowie zusätzliche Bestandteile aufweisen. Der Einfachheit halber beinhaltet obige Formel jedoch nur die wesentlichen Bestandteile des Kristallgitters (Al, Ga, In, N), auch wenn diese teilweise durch geringe Mengen weiterer Stoffe ersetzt und/oder ergänzt sein können.In the present context, the fact that the active zone contains a nitride compound semiconductor material means that the active zone or at least a part thereof comprises or consists of a nitride compound semiconductor material, preferably In n Al m Ga 1 -n-m N, where 0 ≤ n ≤ 1, 0 ≤ m ≤ 1 and n + m ≤ 1. In this case, this material does not necessarily have to have a mathematically exact composition according to the above formula. Rather, it may, for example, have one or more dopants and additional constituents. For the sake of simplicity, however, the above formula contains only the essential constituents of the crystal lattice (Al, Ga, In, N), even if these can be partially replaced and / or supplemented by small amounts of further substances.

Der Anteil der ersten Komponente ist in dem Halbleitermaterial der zwei Abschluss-Barriereschichten geringer als der Anteil dieser Komponente in der ersten und der zweiten Quantentopfschicht. Die erste Komponente des Halbleitermaterials trägt insbesondere zur Einstellung der Bandlücke des Halbleitermaterials bei.Of the Proportion of the first component is in the semiconductor material of the two Termination barrier layers less than the proportion of this component in the first and the second quantum well layer. The first component of the semiconductor material contributes in particular to the setting the bandgap of the semiconductor material at.

Bei einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterchips hat die zweite Quantentopfschicht im Vergleich zur ersten Quantentopfschicht eine geringere Schichtdicke. Bei dieser Ausführungsform weist sie vorzugsweise einen größeren Anteil der ersten Komponente des Halbleitermaterials auf als die erste Quantentopfschicht.at an embodiment of the optoelectronic semiconductor chip the second quantum well layer has one compared to the first quantum well layer lower layer thickness. In this embodiment they prefer a larger share of the first Component of the semiconductor material as the first quantum well layer.

Bei einer anderen Ausführungsform hat die zweite Quantentopfschicht die gleiche Schichtdicke wie die erste Quantentopfschicht oder eine im Vergleich zur ersten Quantentopfschicht größere Schichtdicke. Bei dieser Ausführungsform weist die zweite Quantentopfschicht einen geringeren Anteil der ersten Komponente des Halbleitermaterials auf als die erste Quantentopfschicht.at another embodiment has the second quantum well layer the same layer thickness as the first quantum well layer or a larger layer thickness compared to the first quantum well layer. In this embodiment, the second quantum well layer a smaller proportion of the first component of the semiconductor material on as the first quantum well layer.

Bei einer Ausführungsform sind sowohl die erste als auch die zweite Quantentopfschicht zur Emission von elektromagnetischer Strahlung vorgesehen. Beispielsweise geht die erste Quantentopfschicht der zweiten Quantentopfschicht in Wachs tumsrichtung voraus und hat eine geringere Schichtdicke als die zweite Quantentopfschicht. Zweckmäßigerweise enthält sie einen größeren Anteil der ersten Komponente des Halbleitermaterials als die zweite Quantentopfschicht.at In one embodiment, both the first and the second quantum well layer for emission of electromagnetic radiation intended. For example, the first quantum well layer is the second quantum well layer in the growth direction ahead and has a smaller layer thickness than the second quantum well layer. Conveniently, does it contain a greater proportion of first component of the semiconductor material as the second quantum well layer.

Vorteilhafterweise sind die Energieniveaus des von der ersten Quantentopfschicht definierten Quantentopfs und des von der zweiten Quantentopfschicht definierten Quantentopfs mittels der Schichtdicke und des Anteils der ersten Komponente des Halbleitermaterials derart aneinander angepasst, dass der Beitrag der ersten Quantentopfschicht und der zweiten Quantentopfschicht zur Gesamtemission des optoelektronischen Halbleiterchips in der gleichen Größenordnung liegt und insbesondere praktisch gleich groß ist.advantageously, are the energy levels of the quantum well defined by the first quantum well layer and the quantum well defined by the second quantum well layer by means of the layer thickness and the proportion of the first component of the semiconductor material adapted to each other such that the contribution of the first quantum well layer and the second quantum well layer for total emission of the optoelectronic Semiconductor chips of the same order of magnitude lies and in particular is practically the same size.

Bei einer vorteilhaften Weiterbildung hat die im Bereich der ersten Quantentopfschicht emittierte elektromagnetische Strahlung und die im Bereich der zweiten Quantentopfschicht emittierte elektromagnetische Strahlung im wesentlichen die gleiche spektrale Verteilung, insbesondere hat ein Intensitätsmaximum der spektralen Verteilung etwa die gleiche Wellenlänge.at An advantageous development has in the field of the first Quantum well layer emitted electromagnetic radiation and the in the region of the second quantum well layer emitted electromagnetic Radiation is essentially the same spectral distribution, in particular has an intensity maximum of the spectral distribution about the same wavelength.

Die Halbleiterschichtenfolge weist mit Vorteil eine hohe Kristallqualität auf, wenn die erste Quantentopfschicht, die der zweiten Quantentopfschicht in Wachstumsrichtung vorausgeht, eine geringere Schichtdicke hat als die zweite Quantentopfschicht. Zudem ist beispielsweise die Injektion von Ladungsträgern in die erste und/oder zweite Quantentopfschicht im Vergleich zu zwei Quantentopfschichten mit gleicher Schichtdicke und gleichem Anteil der ersten Komponente des Halbleitermaterials verbessert.The Semiconductor layer sequence advantageously has a high crystal quality when the first quantum well layer, that of the second quantum well layer in the growth direction, has a smaller layer thickness as the second quantum well layer. In addition, for example, the Injection of charge carriers in the first and / or second Quantum well layer compared to two quantum well layers with same layer thickness and the same proportion of the first component of the semiconductor material improved.

Bei einer anderen Ausführungsform ist die zweite Quantentopfschicht zur Emission von elektromagnetischer Strahlung vorgesehen und die erste Quantentopfschicht ist nicht zur Emission von elektrischer Strahlung vorgesehen.at In another embodiment, the second quantum well layer is provided for the emission of electromagnetic radiation and the first quantum well layer is not for emission of electrical Radiation provided.

Eine Quantentopfschicht, die nicht zur Emission von elektromagnetischer Strahlung vorgesehen ist, emittiert im Betrieb des optoelektronischen Halbleiterchips keine elektromagnetische Strahlung oder der Anteil der im Bereich der nicht zur Emission vorgesehenen Quantentopfschicht emittierten elektromagnetischen Strahlung ist im Vergleich zu dem Anteil der im Bereich einer zur Emission vorgesehenen Quantentopfschicht emittierten elektromagnetischen Strahlung gering. Beispielsweise beträgt der Anteil der im Bereich der nicht zur Emission vorgesehenen Quantentopfschicht emittierten elektromagnetischen Strahlung höchstens die Hälfte, vorzugsweise höchstens ein Fünftel, insbesondere höchstens ein Zehntel des Anteils der im Bereich einer zur Emission vorgesehenen Quantentopfschicht emittierten elektromagnetischen Strahlung.A quantum well layer which is not intended for the emission of electromagnetic radiation does not emit electromagnetic radiation during operation of the optoelectronic semiconductor chip or the proportion of electromagnetic radiation emitted in the region of the quantum well layer which is not intended for emission is in comparison to the proportion of that in the region of one intended for emission Quantum well layer emitted electromagnetic radiation low. For example, the proportion of non-emissions is in the range Quantum well layer emitted electromagnetic radiation at most half, preferably at most one fifth, in particular at most one tenth of the proportion of emitted in the region of a quantum well layer provided for emission electromagnetic radiation.

Bei einer zweckmäßigen Ausgestaltung dieser Ausführungsform weist die zweite Quantentopfschicht eine geringere Schichtdicke auf als die erste Quantentopfschicht und ist innerhalb der ersten Quantentopfschicht angeordnet. Anders ausgedrückt folgen in Wachstumsrichtung ein erstes Teilstück der ersten Quantentopfschicht, die zweite Quantentopfschicht und ein zweites Teilstück der ersten Quantentopfschicht direkt aufeinander. Das erste und zweite Teilstück der ersten Quantentopfschicht grenzen dabei direkt an die zweite Quantentopfschicht an.at an expedient embodiment of this embodiment the second quantum well layer has a smaller layer thickness as the first quantum well layer and is within the first quantum well layer arranged. In other words, follow in growth direction a first portion of the first quantum well layer, the second quantum well layer and a second portion of the first quantum well layer directly to each other. The first and second section The first quantum well layer is directly adjacent to the second Quantum well layer on.

Bei dieser Ausgestaltung wird vorteilhafterweise ein besonders effizienter Ladungsträgereinfang erzielt. Insbesondere sind Laserdiodenchips mit einem relativ langwelligen Intensitätsmaximum der im Betrieb emittierten Laserstrahlung, beispielsweise einem Intensitätsmaximum mit einer Wellenlänge von größer oder gleich 460 nm, z. B. im blauen oder im grünen Spektralbereich emittierende Laserdiodenchips, erzielbar.at this embodiment is advantageously a particularly efficient Carrier capture achieved. In particular, laser diode chips with a relatively long - wave intensity maximum of Operation emitted laser radiation, for example, an intensity maximum with a wavelength of greater or less equal to 460 nm, z. B. in the blue or in the green spectral range emitting laser diode chips, achievable.

Bei einer Variante dieser Ausführungsform, bei der die zweite Quantentopfschicht innerhalb der ersten Quantentopfschicht angeordnet ist, weist die zweite Quantentopfschicht anstelle eines größeren Anteils der ersten Komponente des Halbleitermaterials einen geringeren Anteil der ersten Komponente des Halbleitermaterials auf als die ersten Quantentopfschicht. Bei dieser Variante ist die erste Quantentopfschicht zur Emission von elektromagnetischer Strahlung vorgesehen, die zweite Quantentopfschicht ist nicht zur Emission von elektromagnetischer Strahlung vorgesehen. Im Vergleich zu einer Ausführungsform, bei der die zweite Quantentopfschicht weg gelassen ist, weist die Halbleiterschichtenfolge bei dieser Variante eine verbesserte Kristallqualität auf, so dass die optischen und elektrischen Eigenschaften der Halbleiterschichtenfolge verbessert sind.at a variant of this embodiment, wherein the second Quantum well layer disposed within the first quantum well layer is the second quantum well layer instead of a major portion the first component of the semiconductor material a smaller proportion the first component of the semiconductor material as the first Quantum well layer. In this variant, the first quantum well layer is provided for the emission of electromagnetic radiation, the second Quantum well layer is not for emission of electromagnetic Radiation provided. Compared to an embodiment, in which the second quantum well layer is omitted, the Semiconductor layer sequence in this variant an improved crystal quality on, so that the optical and electrical properties of the semiconductor layer sequence are improved.

Bei einer weiteren Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterchips ist die erste Quantentopfschicht im Betrieb des Halbleiterchips zur Emission von elektromagnetischer Strahlung vorgesehen und die zweite Quantentopfschicht ist nicht zur Emission von elektromagnetischer Strahlung vorgesehen. Die zweite Quantentopfschicht geht beispielsweise bei dieser Ausführungsform der ersten Quantentopfschicht in Wachstumsrichtung voraus oder folgt der ersten Quantentopfschicht in Wachstumsrichtung nach.at a further embodiment of the optoelectronic semiconductor chip is the first quantum well layer during operation of the semiconductor chip provided for the emission of electromagnetic radiation and the second quantum well layer is not for emission of electromagnetic Radiation provided. The second quantum well layer, for example, goes in this embodiment, the first quantum well layer in the growth direction or follows the first quantum well layer in the direction of growth.

Vorteilhafterweise ist mittels der zweiten Quantentopfschicht oder einer Mehrzahl von zweiten Quantentopfschichten, die eine geringere Schichtdicke und einen größeren Anteil der ersten Komponente des Halbleitermaterials aufweist/aufweisen oder die eine größere oder die gleiche Schichtdicke und einen geringeren Anteil der ersten Komponente des Halbleitermaterials aufweist/aufweisen als die erste Quantentopfschicht, der Einbau der ersten Komponente des Halbleitermaterials in die erste Quantentopfschicht besonders homogen. Die Anzahl der Defekte in der ersten Quantentopfschicht, z. B. die Anzahl der Ga-Fehlstellen, ist vorteilhafterweise besonders gering, so dass eine besonders geringe Anzahl von Ladungsträgerpaaren nicht strahlend rekombiniert. Weiterhin ist insbesondere auch die Diffusion eines oder mehrerer Dotierstoffe in die erste Quantentopfschicht besonders gering, so dass der Halbleiterchip eine besonders hohe Lebensdauer aufweist.advantageously, is by means of the second quantum well layer or a plurality of second quantum well layers, which have a smaller layer thickness and a larger proportion of the first component of the Semiconductor material has / have or a larger or the same layer thickness and a smaller proportion of the first Component of the semiconductor material has / as the first quantum well layer, the incorporation of the first component of the semiconductor material in the first quantum well layer particularly homogeneous. The number of defects in the first quantum well layer, e.g. B. the number of Ga defects, is advantageously particularly low, so that a special small number of charge carrier pairs not radiating recombined. Furthermore, in particular, the diffusion of a or more dopants in the first quantum well layer especially low, making the semiconductor chip a particularly long life having.

Bei einer Ausgestaltung weist der optoelektronische Halbleiterchip zwei erste Quantentopfschichten und mindestens eine zweite Quantentopfschicht auf. Die zweite Quantentopfschicht oder die zweiten Quantentopfschichten ist/sind zwischen den zwei ersten Quantentopfschichten angeordnet.at In one embodiment, the optoelectronic semiconductor chip has two first quantum well layers and at least one second quantum well layer on. The second quantum well layer or the second quantum well layers is / are arranged between the two first quantum well layers.

Beispielsweise erhöht die mindestens eine zweite Quantentopfschicht die Tunnelwahrscheinlichkeit für Ladungsträger zwischen den zwei ersten Quantentopfschichten. So wird eine besonders gleichmäßige Ladungsträgerverteilung auf die zwei zur Strahlungsemission vorgesehenen ersten Quantentopfschichten erzielt.For example the at least one second quantum well layer increases the Tunneling probability for charge carriers between the two first quantum well layers. So is a particularly uniform Charge carrier distribution on the two for radiation emission achieved first quantum well layers achieved.

Bei einer Weiterbildung dieser Ausgestaltung ist der Abstand der mindestens einen zweiten Quantentopfschicht zu der in Wachstumsrichtung nachfolgenden ersten Quantentopfschicht kleiner als der Abstand zu der in Wachstumsrichtung vorausgehenden ersten Quantentopfschicht. Beispielsweise beträgt der Abstand zu der in Wachstumsrichtung nachfolgenden ersten Quantentopfschicht die Hälfte oder weniger, beispielsweise ein Viertel oder weniger des Abstands zu der in Wachstumsrichtung vorausgehenden ersten Quantentopfschicht.at a development of this embodiment, the distance of at least a second quantum well layer subsequent to the growth direction first quantum well layer smaller than the distance to the growth direction preceding first quantum well layer. For example, is the distance to the first quantum well layer following in the direction of growth half or less, for example a quarter or less less of the distance to the one preceding the growth direction first quantum well layer.

Insbesondere bei Halbleitermaterialien wie InAlGaN, die beispielsweise eine Wurtzitstruktur aufweisen, treten piezoelektrische Felder auf, die zu energetischen Barrieren für die Ladungsträger führen und deren Injektion in die ersten Quantentopfschichten erschweren. Die relativ nahe an der in Wachstumsrichtung nachfolgenden ersten Quantentopfschicht angeordnete zweite Quantentopfschicht verringert mit Vorteil diese energetischen Barrieren für die Ladungsträger.Especially for semiconductor materials such as InAlGaN, for example, a wurtzite structure exhibit piezoelectric fields that are too energetic Lead barriers for the charge carriers and complicate their injection into the first quantum well layers. The relatively close to the first quantum well layer following in the direction of growth arranged second quantum well layer advantageously reduces this energetic barriers for the charge carriers.

Bei einer anderen Ausgestaltung weist der optoelektronische Halbleiterchip mindestens eine erste Quantentopfschicht und zwei zweite Quantentopfschichten auf, wobei die mindestens eine erste Quantentopfschicht zwischen den zwei zweiten Quantentopfschichten angeordnet ist. Bei einer Weiterbildung dieser Ausgestaltung ist die mindestens eine erste Quantentopfschicht zwischen einer ersten Mehrzahl und einer zweiten Mehrzahl von zweiten Quantentopfschichten angeordnet. Mit anderen Worten geht die erste Mehrzahl von zweiten Quantentopfschichten der mindestens einen ersten Quantentopfschicht in Wachstumsrichtung voraus und die zweite Mehrzahl von zweiten Quantentopfschichten folgt der mindestens einen ersten Quantentopfschicht in Wachstumsrichtung nach.In another embodiment, the optoelectronic semiconductor chip has at least one first quantum well layer and two second quantum well layers, wherein the at least one first quantum well layer is arranged between the two second quantum well layers. In a development of this refinement, the at least one first quantum well layer is arranged between a first plurality and a second plurality of second quantum well layers. In other words, the first plurality of second quantum well layers precede the at least one first quantum well layer in the growth direction, and the second plurality of second quantum well layers tracks the at least one first quantum well layer in the growth direction.

Vorzugsweise enthalten die ersten Mehrzahl von zweiten Quantentopfschichten und die zweite Mehrzahl von zweiten Quantentopfschichten die gleiche Anzahl von zweiten Quantentopf schichten. Anders ausgedrückt gehen der mindestens einen ersten Quantentopfschicht vorzugsweise genauso viele zweite Quantentopfschichten voraus wie ihr in Wachstumsrichtung nachfolgen.Preferably include the first plurality of second quantum well layers and the second plurality of second quantum well layers are the same Number of second quantum well layers. In other words the at least one first quantum well layer preferably go as many second quantum well layers ahead as you in the growth direction follow.

Vorteilhafterweise wird bei dieser Ausgestaltung eine besonders gute Strahlführung der von der mindestens einen ersten Quantentopfschicht emittierten elektromagnetischen Strahlung in der aktiven Zone erzielt. Beispielsweise ist mittels der zweiten Quantentopfschichten der Brechungsindex der aktiven Zone erhöht. Der räumliche Überlapp zwischen der mindestens einen ersten Quantentopfschicht und der von der aktiven Zone emittierten elektromagnetischen Strahlung ist besonders groß, so dass beispielsweise eine besonders effiziente Emission von Laserstrahlung im Betrieb erfolgt.advantageously, In this embodiment, a particularly good beam guidance which emitted from the at least one first quantum well layer achieved electromagnetic radiation in the active zone. For example is the refractive index by means of the second quantum well layers increased in the active zone. The spatial overlap between the at least one first quantum well layer and the is electromagnetic radiation emitted by the active zone especially large, so that, for example, a particularly efficient Emission of laser radiation takes place during operation.

Die zweiten Quantentopfschichten definieren mit Vorteil Quantentopfstrukturen, deren Energieniveaus sich von den Energieniveaus derjenigen Quantentopfstruktur(en) unterscheiden, die von der mindestens einen ersten Quantentopfschicht definiert werden. Auf diese Weise ist die Gefahr einer Absorption der von der mindestens einen ersten Quantentopfschicht emittierten elektromagnetischen Strahlung im Bereich der zweiten Quantentopfschichten nur gering.The second quantum well layers advantageously define quantum well structures, their energy levels differ from the energy levels of the quantum well structure (s) differ from the at least one first quantum well layer To be defined. In this way, the danger of absorption which emitted from the at least one first quantum well layer electromagnetic radiation in the region of the second quantum well layers only small.

Bei einer Weiterbildung des Halbleiterchips mit einer ersten und einer zweiten Mehrzahl von zweiten Quantentopfschichten nimmt der Anteil der ersten Komponente des Halbleitermaterials und/oder die Schichtdicke der zweiten Quantentopfschicht in Richtung von der mindestens einen ersten Quantentopfschicht weg von Schicht zu Schicht ab. Mit anderen Worten hat von zwei zweiten Quantentopfschichten, die der mindestens einen ersten Quantentopfschicht vorausgehen beziehungsweise die der mindestens einen ersten Quantentopfschicht nachfolgen, diejenige zweite Quantentopfschicht den größeren Anteil der ersten Komponente des Halbleitermaterials und/oder die größere Schichtdicke, deren Abstand von der mindestens einen ersten Quantentopfschicht geringer ist. So wird vorteilhafterweise eine aktive Zone mit einer besonders guten Kristallstruktur erzielt.at a development of the semiconductor chip with a first and a second plurality of second quantum well layers, the proportion decreases the first component of the semiconductor material and / or the layer thickness the second quantum well layer in the direction of the at least one first quantum well layer away from layer to layer. With others Words has of two second quantum well layers, which at least precede a first quantum well layer or the follow at least a first quantum well layer, the one second quantum well layer the larger proportion the first component of the semiconductor material and / or the larger Layer thickness whose distance from the at least one first quantum well layer is lower. Thus, advantageously, an active zone with a achieved a particularly good crystal structure.

Bei einer Ausgestaltung weist die aktive Zone eine Symmetrieebene auf, die im Wesentlichen parallel zu einer Haupterstreckungsebene der aktiven Zone, also insbesondere im Wesentlichen senkrecht zur Wachstumsrichtung, verläuft. Die aktive Zone enthält bei dieser Ausgestaltung mehrere erste und/oder mehrere zweite Quantentopfschichten. Die erste(n) Quantentopfschicht(en) und die zweite(n) Quantentopfschicht(en) sind spiegelsymmetrisch zu der Symmetrieebene angeordnet. Eine solche spiegelsymmetrische Anordnung ist beispielsweise für die Strahlführung der Laserstrahlung in der aktiven Zone eines Laserdiodenchips vorteilhaft.at In one embodiment, the active zone has a plane of symmetry, which is substantially parallel to a main plane of extension of active zone, ie in particular substantially perpendicular to the growth direction, runs. The active zone includes in this embodiment a plurality of first and / or a plurality of second quantum well layers. The first) Quantum well layer (s) and the second quantum well layer (s) are arranged mirror-symmetrically to the plane of symmetry. Such mirror-symmetrical arrangement is for example for the Beam guidance of the laser radiation in the active zone of a Laser diode chips advantageous.

Bei einer weiteren Ausgestaltung des Halbleiterchips mit einer zweiten Quantentopfschicht, die eine geringere Schichtdicke hat als die erste Quantentopfschicht, ist der Anteil der ersten Komponente des Halbleitermaterials der zweiten Quantentopfschicht 1,2 mal bis 2 mal so hoch wie der Anteil der ersten Komponente des Halbleitermaterials der ersten Quantentopfschicht. Bei einer alternativen Ausgestaltung mit einer zweiten Quantentopfschicht mit gleicher oder größerer Schichtdicke ist der Anteil der ersten Komponente des Halbleitermaterials der ersten Quantentopfschicht 1,2 mal bis 2 mal so groß wie der Anteil der ersten Komponente des Halbleitermaterials der zweiten Quantentopfschicht.at a further embodiment of the semiconductor chip with a second Quantum well layer, which has a smaller layer thickness than the first quantum well layer, is the proportion of the first component of the Semiconductor material of the second quantum well layer 1.2 times to 2 times as high as the proportion of the first component of the semiconductor material the first quantum well layer. In an alternative embodiment with a second quantum well layer with equal or greater Layer thickness is the proportion of the first component of the semiconductor material the first quantum well layer 1.2 times to 2 times as large as the Proportion of the first component of the semiconductor material of the second Quantum well layer.

Die Schichtdicke einer zweiten Quantentopfschicht, die eine geringere Schichtdicke hat als die erste Quantentopfschicht, beträgt bei einer Ausgestaltung höchstens die Hälfte, vorzugsweise höchstens ein Drittel, besonders bevorzugt höchstens ein Viertel des Werts der Schichtdicke der ersten Quantentopfschicht. Beispielsweise hat die erste Quantentopfschicht eine Schichtdicke zwischen 2 und 10 nm, insbesondere zwischen 2 und 5 nm, wobei die Grenzen jeweils eingeschlossen sind. Die zweite Quantentopfschicht hat beispielsweise eine Schichtdicke zwischen 0,5 und 5 nm, vorzugsweise zwischen 0,5 und 2 nm, beispielsweise beträgt die Schichtdicke der zweiten Quantentopfschicht etwa 1 nm.The Layer thickness of a second quantum well layer, the lower one Layer thickness has as the first quantum well layer is in one embodiment at most half, preferably at most one-third, more preferably at most a quarter of the value of the layer thickness of the first Quantum well layer. For example, the first quantum well layer has a layer thickness between 2 and 10 nm, in particular between 2 and 5 nm, with the boundaries each included. The second For example, quantum well layer has a layer thickness between 0.5 and 5 nm, preferably between 0.5 and 2 nm, for example is the layer thickness of the second quantum well layer about 1 nm.

Bei einer Ausgestaltung enthält das Halbleitermaterial der ersten und/oder der zweiten Quantentopfschicht(en) mindestens zwei verschiedene Elemente derselben Hauptgruppe im Periodensystem, etwa der dritten Hauptgruppe, von denen ein Element in der ersten und das andere in der zweiten Komponente des Halbleitermaterials enthalten ist. Der Anteil des in der ersten Komponente enthaltenen Elements dieser Hauptgruppe beträgt bei einer Ausgestaltung zwischen 0,5% und 50% der Elemente dieser Hauptgruppe im Halbleitermaterial. Beispielsweise handelt es sich bei der ersten Komponente um Indium. Bei der zweiten Komponente handelt es sich zum Beispiel um GaN, AlN oder AlGaN, das Ga und/oder Al enthält, das wie In zur dritten Hauptgruppe des Periodensystems gehört. Das Indium hat bei dieser Ausgestaltung einen Anteil von 0,05 ≤ n ≤ 0,5 in dem Halbleitermaterial InnAlmGa1–n–mN.In one embodiment, the semiconductor material of the first and / or the second quantum well layer (s) contains at least two different elements of the same main group in the periodic table, such as the third main group, one element in the first and the other in the second component of the semiconductor material. The proportion of the element contained in the first component of this main group is in one embodiment between 0.5% and 50% of the elements of this main group in the semiconductor material. For example, the first component is indium. The second component is, for example, GaN, AlN or AlGaN, which contains Ga and / or Al, which, like In, belongs to the third main group of the Periodic Table. In this embodiment, the indium has a proportion of 0.05 ≦ n ≦ 0.5 in the semiconductor material InnAlmGa 1-n-m N.

Bei einer Weiterbildung ist der Halbleiterchip zur Emission von elektromagnetischer Strahlung mit einem Intensitätsmaximum im blauen Spektralbereich vorgesehen und das Halbleitermaterial der ersten Quantentopfschicht weist einen Indiuman teil von 0,15 ≤ n ≤ 0,2 auf. Bei einer alternativen Weiterbildung ist der Halbleiterchip zur Emission von elektromagnetischer Strahlung mit einem Intensitätsmaximum im ultravioletten Spektralbereich vorgesehen und das Halbleitermaterial der ersten Quantentopfschicht weist einen Indiumanteil von 0,07 ≤ n ≤ 0,1 auf.at A development is the semiconductor chip for emission of electromagnetic Radiation with an intensity maximum in the blue spectral range provided and the semiconductor material of the first quantum well layer has an indium content of 0.15 ≦ n ≦ 0.2. In an alternative development of the semiconductor chip to Emission of electromagnetic radiation with an intensity maximum provided in the ultraviolet spectral range and the semiconductor material The first quantum well layer has an indium content of 0.07 ≦ n ≦ 0.1.

Die Abstände zwischen der ersten und der zweiten Quantentopfschicht, zwischen zwei ersten Quantentopfschichten und/oder zwischen zwei zweiten Quantentopfschichten haben beispielsweise einen Wert zwischen 1 und 50 nm, vorzugsweise zwischen 3 und 15 nm, wobei die Grenzen jeweils eingeschlossen sind.The Distances between the first and the second quantum well layer, between two first quantum well layers and / or between two For example, second quantum well layers have a value between 1 and 50 nm, preferably between 3 and 15 nm, the limits are each included.

Der Anteil der ersten Komponente des Halbleitermaterials ist bei einer Ausgestaltung innerhalb der ersten und/oder der zweiten Quantentopfschicht nicht konstant. Stattdessen variiert er über die Schichtdicke der ersten und/oder der zweiten Quantentopfschicht. Beispielsweise kann die Konzentration der ersten Komponente in Wachstumsrichtung über einen Teilbereich der ersten beziehungsweise zweiten Quantentopfschicht vom Rand her kontinuierlich ansteigen oder zum Rand hin kontinuierlich abfallen. Mit anderen Worten hat das Konzentrationsprofil der ersten Komponente eine oder zwei schräge Flanken. Unter dem Anteil der ersten Komponente des Halbleitermaterials wird in diesem Fall das Maximum des Anteil innerhalb der Quantentopfschicht verstanden.Of the Proportion of the first component of the semiconductor material is at a Embodiment within the first and / or the second quantum well layer not constant. Instead, it varies across the layer thickness the first and / or the second quantum well layer. For example may be the concentration of the first component in the growth direction over a portion of the first and second quantum well layer, respectively rise continuously from the edge or drop continuously towards the edge. In other words, the concentration profile of the first component one or two sloping flanks. Below the proportion of the first Component of the semiconductor material is the maximum in this case the proportion within the quantum well layer understood.

Bei einer weiteren Ausgestaltung ist der optoelektronische Halbleiterchip dazu vorgesehen, im Betrieb elektromagnetische Strahlung mit einem Intensitätsmaximum im ultravioletten und/oder im blauen Spektralbereich zu emittieren. Bei einer Weiterbildung liegt das Intensitätsmaximum im blauen Spektralbereich und die aktive Zone enthält zwei zur Strahlungser zeugung vorgesehene erste Quantentopfschichten. Bei einer anderen Weiterbildung liegt das Intensitätsmaximum im ultravioletten Spektralbereich und die aktive Zone enthält vier zur Strahlungserzeugung vorgesehene erste Quantentopfschichten. Der Halbleiterchip ist bei einer weiteren Weiterbildung ein Laserdiodenchip.at Another embodiment is the optoelectronic semiconductor chip intended to be in operation electromagnetic radiation with a Intensity maximum in the ultraviolet and / or blue To emit spectral range. In a further education that is Intensity maximum in the blue spectral range and the active Zone contains two intended for Strahlungser generation first Quantum well layers. In another development that is Intensity maximum in the ultraviolet spectral range and the active zone contains four radiation sources first quantum well layers. The semiconductor chip is at another Continuing a laser diode chip.

Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen des optoelektronischen Halbleiterchips ergeben sich aus den folgenden im Zusammenhang mit den 1 bis 11B dargestellten exemplarischen Ausführungsbeispielen.Further advantages and advantageous embodiments and developments of the optoelectronic semiconductor chip will become apparent from the following in connection with the 1 to 11B illustrated exemplary embodiments.

Es zeigen:It demonstrate:

1, einen schematischen Querschnitt durch eine strahlungsemittierende Halbleiterschichtenfolge eines optoelektronischen Halbleiterchips gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel, 1 , a schematic cross section through a radiation-emitting semiconductor layer sequence of an optoelectronic semiconductor chip according to a first exemplary embodiment,

2A und 2B, schematische Diagramme des Konzentrationsprofils der ersten Komponente des Halbleitermaterials der aktiven Zone der Halbleiterschichtenfolge gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel und gemäß einer Variante des ersten Ausführungsbeispiels, 2A and 2 B 12 shows schematic diagrams of the concentration profile of the first component of the semiconductor material of the active zone of the semiconductor layer sequence according to the first exemplary embodiment and according to a variant of the first exemplary embodiment,

3A und 3B, schematische Diagramme des Konzentrationsprofils der ersten Komponente des Halbleitermaterials der aktiven Zone gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel und gemäß einer Variante des zweiten Ausführungsbeispiels, 3A and 3B , schematic diagrams of the concentration profile of the first component of the semiconductor material of the active zone according to a second embodiment and according to a variant of the second embodiment,

4A und 4B, schematische Diagramme des Konzentrationsprofils der ersten Komponente des Halbleitermateri als der aktiven Zone gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel und gemäß einer Variante des dritten Ausführungsbeispiels, 4A and 4B 12 are schematic diagrams of the concentration profile of the first component of the semiconductor material as the active zone according to a third exemplary embodiment and according to a variant of the third exemplary embodiment,

5, schematisches Diagramm des Konzentrationsprofils der ersten Komponente des Halbleitermaterials der aktiven Zone gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel, 5 12 is a schematic diagram of the concentration profile of the first component of the semiconductor material of the active zone according to a fourth embodiment,

6A, 6B und 6C, schematische Diagramme des Konzentrationsprofils der ersten Komponente des Halbleitermaterials der aktiven Zone gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel, gemäß einer ersten Variante und gemäß einer zweiten Variante des fünften Ausführungsbeispiels, 6A . 6B and 6C 12 are schematic diagrams of the concentration profile of the first component of the semiconductor material of the active zone according to a fifth exemplary embodiment, according to a first variant and according to a second variant of the fifth exemplary embodiment,

7, schematisches Diagramm des Konzentrationsprofils der ersten Komponente des Halbleitermaterials der aktiven Zone gemäß einem sechsten Ausführungsbeispiel, 7 12 is a schematic diagram of the concentration profile of the first component of the semiconductor material of the active zone according to a sixth embodiment,

8A und 8B, schematische Diagramme des Konzentrationsprofils der ersten Komponente des Halbleitermaterials der aktiven Zone gemäß einem siebten Ausführungsbeispiel und gemäß einer Variante des siebten Ausführungsbeispiels, 8A and 8B 12 are schematic diagrams of the concentration profile of the first component of the semiconductor material of the active zone according to a seventh exemplary embodiment and according to a variant of the seventh exemplary embodiment,

9, schematisches Diagramm des Konzentrationsprofils der ersten Komponente des Halbleitermaterials der aktiven Zone gemäß einem achten Ausführungsbeispiel, 9 , schematic diagram of the Kon centering profile of the first component of the semiconductor material of the active zone according to an eighth embodiment,

10, schematisches Diagramm des Konzentrationsprofils der ersten Komponente des Halbleitermaterials der aktiven Zone gemäß einem neunten Ausführungsbeispiel, 10 12 is a schematic diagram of the concentration profile of the first component of the semiconductor material of the active region according to a ninth embodiment,

11A und 11B, schematische Diagramme des Konzentrationsprofils der ersten Komponente des Halbleitermaterials der aktiven Zone gemäß einem zehnten Ausführungsbeispiel und gemäß einer Variante des zehnten Ausführungsbeispiels. 11A and 11B 11 are schematic diagrams of the concentration profile of the first component of the semiconductor material of the active zone according to a tenth embodiment and according to a variant of the tenth embodiment.

In den Ausführungsbeispielen und Figuren sind gleiche oder gleich wirkende Bestandteile mit den selben Bezugszeichen versehen. Die Figuren, insbesondere die Größen der in den Figuren dargestellten Elemente und ihre Größenverhältnisse untereinander, sind grundsätzlich nicht als maßstabsgerecht anzusehen, sofern sie nicht explizit mit absoluten Einheiten wie Längen versehen sind. Vielmehr können einzelne Elemente wie beispielsweise Schichten zur besseren Darstellbarkeit und/oder zum besseren Verständnis übertrieben groß beziehungsweise dick dargestellt sein.In The embodiments and figures are the same or Equivalent components provided with the same reference numerals. The figures, especially the sizes of the Figures represented elements and their proportions among each other, are generally not to scale unless explicitly stated with absolute units such as Lengths are provided. Rather, individual can Elements such as layers for better presentation and / or exaggerated for better understanding be shown large or thick.

In 1 ist ein optoelektronischer Halbleiterchip, vorliegend ein Laserdiodenchip, gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel schematisch im Querschnitt dargestellt. Der Halbleiterchip weist eine epitaktische Halbleiterschichtenfolge 1 auf einem Aufwachssubstrat 2 auf.In 1 is an optoelectronic semiconductor chip, in this case a laser diode chip, shown schematically in cross section according to a first embodiment. The semiconductor chip has an epitaxial semiconductor layer sequence 1 on a growth substrate 2 on.

Die strahlungsemittierende, epitaktische Halbleiterschichtenfolge basiert beispielsweise auf einem hexagonalen Verbindungshalbleitermaterial, insbesondere auf einem Nitrid-III-Verbindungshalbleitermaterial. Vorzugsweise handelt es sich bei dem Nitrid-III-Verbindungshalbleitermaterial um InAlGaN.The radiation-emitting, epitaxial semiconductor layer sequence based for example, on a hexagonal compound semiconductor material, in particular on a nitride III compound semiconductor material. Preferably it is the nitride III compound semiconductor material to InAlGaN.

Das Aufwachssubstrat 2 weist zweckmäßigerweise ein zum Aufwachsen eines derartigen Nitrid-III-Verbindungshalbleitermaterials geeignetes Material auf. Beispielsweise enthält das Aufwachssubstrat 2 GaN, SiC und/oder Saphir oder besteht aus mindestens einem dieser Materialien. In Richtung vom Substrat 2 weg weist die Halbleiterschichtenfolge 1 zunächst eine n-leitende Schicht oder Schichtenfolge 110, nachfolgend die aktive Zone 120 und dieser nachfolgend eine p-dotierte Schicht oder Schichtenfolge 130 auf.The growth substrate 2 suitably has a suitable material for growing such a nitride-III compound semiconductor material. For example, the growth substrate contains 2 GaN, SiC and / or sapphire or consists of at least one of these materials. Toward the substrate 2 away has the semiconductor layer sequence 1 first an n-type layer or layer sequence 110 , hereinafter the active zone 120 and this subsequently a p-doped layer or layer sequence 130 on.

Beispielsweise weist die n-leitende Schichtenfolge 110 eine – insbesondere stark n-dotierte – n-Kontaktschicht 111 auf, die beispielsweise GaN enthält, das mit einem n-Dotierstoff wie Silizium dotiert ist.For example, the n-type layer sequence 110 a - in particular heavily n-doped - n-contact layer 111 which contains, for example, GaN doped with an n-type impurity such as silicon.

Vorliegend folgt der n-Kontaktschicht 111 eine weitere n-leitende Schicht, beispielsweise eine mit einem n-Dotierstoff wie Silizium dotierte GaN- oder InGaN-Schicht 112 nach. Beispielsweise handelt es sich dabei um eine Stromaufweitungsschicht mit einer hohen elektrischen Querleitfähigkeit.In the following, the n-contact layer follows 111 another n-type layer, for example, a GaN or InGaN layer doped with an n-type dopant such as silicon 112 to. For example, this is a current spreading layer with a high electrical transverse conductivity.

Vorzugsweise weist die Halbleiterschichtenfolge 1 weiterhin eine Ladungsträgereinschlussschicht (Confinement Layer), im Fall eines Laserdiodenchips insbesondere eine Mantelschicht (Cladding Layer) 113, auf. Die Mantelschicht 113 folgt vorliegend in Wachstumsrichtung, also insbesondere in Richtung vom Aufwachssubstrat 2 weg, auf die n-Kontaktschicht 111 und die n-leitende Schicht 112.Preferably, the semiconductor layer sequence 1 Furthermore, a charge carrier confinement layer, in the case of a laser diode chip in particular a cladding layer (cladding layer) 113 , on. The coat layer 113 in the present case follows in the growth direction, ie in particular in the direction of the growth substrate 2 away, on the n-contact layer 111 and the n-type layer 112 ,

Die n-Mantelschicht 113 enthält vorliegend ein Übergitter alternierender Schichtpaare. Beispielsweise handelt es sich um ein Übergitter aus Paaren mit jeweils einer AlGaN-Schicht und einer GaN-Schicht oder mit zwei AlGaN-Schichten mit unterschiedlichem Al-Anteil. Mindestens eine Schicht jedes Paars ist vorzugsweise mit einem n-Dotierstoff wie Si dotiert.The n-cladding layer 113 In this case contains a superlattice of alternating layer pairs. For example, it is a superlattice of pairs each with an AlGaN layer and a GaN layer or with two AlGaN layers with different Al content. At least one layer of each pair is preferably doped with an n-type dopant such as Si.

Vorliegend folgt auf die Mantelschicht eine n-leitende Wellenleiterschicht 114, beispielsweise eine undotierte AlGaN-Schicht.In the present case, an n-conducting waveguide layer follows on the cladding layer 114 For example, an undoped AlGaN layer.

Auf die aktive Zone 120 folgt in Richtung vom Aufwachssubstrat weg vorliegend eine p-leitende Schicht 131, beispielsweise eine mit einem p-Dotierstoff wie Magnesium dotierte Al-GaN-Schicht. Die p-leitende Schicht 131 kann auch weggelassen sein, um die Gefahr einer Diffusion des p-Dotierstoffs in die aktive Zone 120 zu verringern.To the active zone 120 follows in the direction of the growth substrate away present a p-type layer 131 For example, an Al-GaN layer doped with a p-type dopant such as magnesium. The p-type layer 131 may also be omitted to avoid the risk of diffusion of the p-type dopant in the active zone 120 to reduce.

Weiter enthält die p-leitende Schichtenfolge 130 eine p-Wellenleiterschicht 132 und eine p-Ladungsträgereinschlussschicht, vorliegend eine p-Mantelschicht 133, die in dieser Reihenfolge in Wachstumsrichtung aufeinander folgen. Die p-Wellenleiterschicht 132 weist beispielsweise undotiertes AlGaN auf, die p-Mantelschicht weist vorliegend analog zur n-Mantelschicht 113 eine Übergitterstruktur aus Schichtpaaren, wobei jedes Schichtpaar beispielsweise eine mit einem p-Dotierstoff wie Magnesium dotierte AlGaN-Schicht und eine undotierte AlGaN-Schicht aufweist. Der p-Mantelschicht 133 folgt eine p-Kontaktschicht 134, beispielsweise eine stark p-dotierte GaN-Schicht nach.Next contains the p-type layer sequence 130 a p-waveguide layer 132 and a p-type carrier confinement layer, here a p-type cladding layer 133 which follow each other in the order of growth in this order. The p-waveguide layer 132 has, for example, undoped AlGaN, in the present case the p-cladding layer has an analogous manner to the n-cladding layer 113 a superlattice structure of layer pairs, each layer pair having, for example, an AlGaN layer doped with a p-dopant, such as magnesium, and an undoped AlGaN layer. The p-cladding layer 133 follows a p-contact layer 134 , For example, a highly p-doped GaN layer after.

Die aktive Zone 120 enthält eine erste Quantentopfschicht 3 und eine zweie Quantentopfschicht 4, die der ersten Quantentopfschicht 3 in Wachstumsrichtung nachfolgt. Eine Abschluss-Barriereschicht 51 geht der ersten Quantentopfschicht 3 vor aus, eine weitere Abschluss-Barriereschicht 51 folgt der zweiten Quantentopfschicht 4 nach. Eine Barriereschicht 52 ist zwischen der ersten Quantentopfschicht 3 und der zweiten Quantentopfschicht 4 angeordnet und trennt diese voneinander. Sie hat vorliegend eine Schichtdicke von etwa 5 nm.The active zone 120 contains a first quantum well layer 3 and a second quantum well layer 4 that of the first quantum well layer 3 follows in the growth direction. A graduation barrier layer 51 goes the first quantum well layer 3 in front of, another completion barrier layer 51 follows the second quantum well layer 4 to. A barrier layer 52 is between the first quantum well layer 3 and the second quantum well layer 4 arranged and separates them from each other. In the present case, it has a layer thickness of about 5 nm.

Die Abschluss-Barriereschichten 51, die Barriereschicht 52 und die erste und zweite Quantentopfschicht 3, 4 sind vorzugsweise undotiert. Mindestens eine der Abschluss-Barriereschichten 51 und/oder die Barriereschicht 52 und/oder mindestens eine der ersten und zweiten Quantentopfschicht 3, 4 können bei diesem Ausführungsbeispiel oder bei einer anderen Ausgestaltung des optoelektronischen Halbleiterchips alternativ mit einem n- oder p-Dotierstoff dotiert sein.The final barrier stories 51 , the barrier layer 52 and the first and second quantum well layers 3 . 4 are preferably undoped. At least one of the completion barrier layers 51 and / or the barrier layer 52 and / or at least one of the first and second quantum well layers 3 . 4 may alternatively be doped with an n- or p-type dopant in this embodiment or in another embodiment of the optoelectronic semiconductor chip.

Die erste und die zweite Quantentopfschicht 3, 4 unterscheiden sich von den Barriereschichten 51, 52 insbesondere durch die Zusammensetzung des Halbleitermaterials. Beispielsweise handelt es sich bei dem Halbleitermatieral um InnAlmGa1–n–mN. Eine erste Komponente des Halbleitermaterials – vorliegend Indium – hat in der ersten und in der zweiten Quantentopfschicht 3, 4 einen größeren Anteil c, also eine größere Konzentration c, als in den Barriereschichten 51, 52. Beispielsweise ist die Indium-Konzentration, also der Bruchteil n in der Zusammensetzung InnAlmGa1–n–mN, in den Quantentopfschichten 3, 4 erhöht.The first and second quantum well layers 3 . 4 differ from the barrier layers 51 . 52 in particular by the composition of the semiconductor material. By way of example, the semiconductor material is In n Al m m Ga 1-n-m N. A first component of the semiconductor material - in this case indium - has in the first and in the second quantum well layer 3 . 4 a larger proportion c, ie a greater concentration c, than in the barrier layers 51 . 52 , For example, the indium concentration, that is, the fraction n in the composition In n Al m Ga 1-n-m N, is in the quantum well layers 3 . 4 elevated.

2A zeigt schematisch ein Konzentrationsprofil der ersten Komponente des Halbleitermaterials der aktiven Zone 120. Dargestellt ist die Konzentration c, vorliegend die Indiumkonzentration, in Abhängigkeit von der relativen Position x in der Einheit nm. Die Wachstumsrichtung verläuft in der 2A von links nach rechts. Die Konzentration c nimmt von oben nach unten zu. Sie ist dabei in beliebigen Einheiten und nur schematisch angegeben. Konzentrationsunterschiede können zur besseren Darstellbarkeit übertrieben groß dargestellt sein. 2A schematically shows a concentration profile of the first component of the semiconductor material of the active zone 120 , Depicted is the concentration c, in this case the indium concentration, as a function of the relative position x in the unit nm. The growth direction runs in the 2A left to right. The concentration c increases from top to bottom. It is in any units and only indicated schematically. Differences in concentration may be exaggerated for better presentation.

In den Abschluss-Barriereschichten 51 und in der Barriereschicht 52 ist also die Indium-Konzentration c gering, beispielsweise ist in diesen Schichten kein oder praktisch kein Indium enthalten. Die größte Indium-Konzentration c weist die erste Quantentopfschicht 3 auf. Die Indium-Konzentration c der zweiten Quantentopfschicht 4 ist größer als diejenige der Barriereschichten 51, 52 und kleiner als die Indium-Konzentration c der ersten Quantentopfschicht 3.In the final barrier stories 51 and in the barrier layer 52 Thus, the indium concentration c is low, for example, no or virtually no indium is contained in these layers. The largest indium concentration c has the first quantum well layer 3 on. The indium concentration c of the second quantum well layer 4 is greater than that of the barrier layers 51 . 52 and smaller than the indium concentration c of the first quantum well layer 3 ,

Der Anteil c der ersten Komponente des Halbleitermaterials, vorliegend also die Indium-Konzentration c, beeinflusst die Bandlücke des Halbleitermaterials. Die Bandlücke ist dabei durch den energetischen Abstand zwischen der niederenergetischen Kante des Leitungsbands und der hochenergetischen Kante des Valenzbands gegeben. Der Verlauf der niederenergetischen Kante des Leitungsbands entspricht im wesentlichen dem Konzentrationsprofil der ersten Komponente des Halbleitermaterials, wobei die Energieachse E jedoch in die entgegen gesetzte Richtung zur Konzentrationsachse c zeigt. Im Diagramm der 2A nimmt die Energie E von unten nach oben zu.The proportion c of the first component of the semiconductor material, in the present case therefore the indium concentration c, influences the band gap of the semiconductor material. The band gap is given by the energetic distance between the low-energy edge of the conduction band and the high-energy edge of the valence band. The course of the low-energy edge of the conduction band essentially corresponds to the concentration profile of the first component of the semiconductor material, the energy axis E, however, pointing in the opposite direction to the concentration axis c. In the diagram of 2A takes the energy E from bottom to top.

Dass der Verlauf der Bandkante des Leitungsbands "im wesentlichen" dem Konzentrationsprofil entspricht bedeutet, dass Störungen wie beispielsweise der Einfluss von piezoelektrischen Feldern im Halbleitermaterial bei der Darstellung nicht berücksichtigt sind. Etwa aufgrund der piezoelektrischen Felder können Abweichungen vom Verlauf des Konzentrationsprofils auftreten, zum Beispiel energetische Barrieren in einem Über gangsbereich zwischen einer der Barriereschichten 51, 52 und der angrenzenden ersten oder zweiten Quantentopfschicht 3, 4. Eine solche Abweichung ist in 2A für die erste Quantentopfschicht 3 mit gestrichelten Linien beispielhaft schematisch angedeutet.That the course of the band edge of the conduction band "substantially" corresponds to the concentration profile means that disturbances such as the influence of piezoelectric fields in the semiconductor material are not taken into account in the representation. For example, due to the piezoelectric fields deviations from the course of the concentration profile may occur, for example, energy barriers in a transition region between one of the barrier layers 51 . 52 and the adjacent first or second quantum well layer 3 . 4 , Such a deviation is in 2A for the first quantum well layer 3 indicated by dashed lines by way of example schematically.

Bei dem ersten Ausführungsbeispiel ist der Indium-Anteil c, der vorliegend dem Bruchteil n der Zusammensetzung InnAlmGa1–n–mN entspricht, in der ersten Quantentopfschicht 3 beispielsweise zwischen 1,2 und 2 mal so hoch wie in der zweiten Quantentopfschicht 4, wobei die Grenzen eingeschlossen sind. Vorliegend ist er etwa doppelt so hoch.In the first embodiment, the indium content c, which in this case corresponds to the fraction n of the composition In n Al m Ga 1-n-m N, is in the first quantum well layer 3 for example, between 1.2 and 2 times as high as in the second quantum well layer 4 with the limits included. In the present case, it is about twice as high.

Die Schichtdicke der ersten Quantentopfschicht 3 beträgt zum Beispiel höchstens die Hälfte der Schichtdicke der zweiten Quantentopfschicht 4. Vorliegend ist die Schichtdicke der zweiten Quantentopfschicht mit etwa 5 nm ungefähr 2,5 mal so groß wie die Schichtdicke der ersten Quantentopfschicht 3, die vorliegend eine Schichtdicke von etwa 2 nm aufweist.The layer thickness of the first quantum well layer 3 is, for example, at most half the layer thickness of the second quantum well layer 4 , In the present case, the layer thickness of the second quantum well layer of about 5 nm is about 2.5 times as large as the layer thickness of the first quantum well layer 3 , which in the present case has a layer thickness of about 2 nm.

Die Energieniveaus der Quantentopfstrukturen, die von der ersten und der zweiten Quantentopfschicht 3, 4 definiert werden, sind sowohl von der Konzentration c der ersten Komponente wie auch von der Schichtdicke der Quantentopfschicht 3,4 abhängig. Vorteilhafterweise haben die von der ersten und der zweiten Quantentopfschicht 3, 4 definierten Quantentöpfe im wesentlichen die gleichen Energieniveaus. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel handelt es sich auf diese Weise sowohl bei der ersten Quantentopfschicht wie auch bei der zweiten Quantentopfschicht 3, 4 um eine zur Strahlungsemission vorgesehene Quantentopfschicht.The energy levels of the quantum well structures derived from the first and second quantum well layers 3 . 4 are defined by both the concentration c of the first component and the layer thickness of the quantum well layer 3 . 4 dependent. Advantageously, those of the first and second quantum well layers 3 . 4 Quantum wells defined essentially the same energy levels. In the present embodiment, this is the case both in the first quantum well layer and in the second quantum well layer 3 . 4 around a quantum well layer provided for radiation emission.

Das Konzentrationsprofil der ersten Komponente des Halbleitermaterials ist bei dem ersten Ausführungsbeispiel gemäß 2A im wesentlichen rechteckförmig. Das tatsächliche Konzentrationsprofil kann von dem in der schematischen Abbildung dargestellten Verlauf beispielsweise durch Diffusion und/oder Segregation der ersten Komponente abweichen.The concentration profile of the first component of the semiconductor material is according to the first embodiment 2A essentially rectangular. The actual concentration profile can deviate from the course shown in the schematic illustration, for example by diffusion and / or segregation of the first component chen.

Bei der in 2B gezeigten Variante des ersten Ausführungsbeispiels ist ein rechteckförmiges Profil der Indium-Konzentration c nicht angestrebt. Vielmehr ist das Konzentrationsprofil der ersten Quantentopfschicht 3 V-förmig und das Konzentrationsprofil der zweiten Quantentopfschicht 4 ist trapezförmig. Bei beiden Quantentopfschichten 3, 4 steigt die Konzentration c der ersten Komponente des Halbleitermaterials über einen etwa 0,5 nm bis 1 nm breiten Bereich der Schichtdicke kontinuierlich an.At the in 2 B shown variant of the first embodiment, a rectangular profile of the indium concentration c is not sought. Rather, the concentration profile of the first quantum well layer 3 V-shaped and the concentration profile of the second quantum well layer 4 is trapezoidal. For both quantum well layers 3 . 4 For example, the concentration c of the first component of the semiconductor material continuously increases over an approximately 0.5 nm to 1 nm wide region of the layer thickness.

Bei der ersten Quantentopfschicht 3 erfolgt der Anstieg etwa bis zur Mitte der Schicht, von wo aus die Konzentration c kontinuierlich und vorliegend etwa symmetrisch zum Anstieg wieder abfällt. Bei der zweiten Quantentopfschicht ist die Konzentration c der ersten Komponente in einem mittleren Bereich der zweiten Quantentopfschicht im wesentlichen konstant und fällt an der von der ersten Quantentopfschicht entfernten Seite steil, praktisch senkrecht, ab.At the first quantum well layer 3 the increase takes place approximately to the middle of the layer, from where the concentration c decreases continuously and presently approximately symmetrically to the rise again. In the second quantum well layer, the concentration c of the first component is substantially constant in a central region of the second quantum well layer and drops steeply, practically perpendicularly, at the side remote from the first quantum well layer.

Die Erfinder haben festgestellt, dass mittels eines derartigen V-förmigen und/oder trapezförmigen Profils der ungünstige Einfluss von energetischen Barrieren, die in hexagonalen Halbleitermaterialien durch Piezofelder verursacht werden, auf die Ladungsträgerinjektion in die Quantentopfschichten 3, 4 verringert wird.The inventors have found that by means of such a V-shaped and / or trapezoidal profile, the unfavorable influence of energy barriers, which are caused by piezoelectric fields in hexagonal semiconductor materials, on the charge carrier injection into the quantum well layers 3 . 4 is reduced.

Das in 3A gezeigte zweite Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem ersten Ausführungsbeispiel darin, dass die aktive Zone 120 drei erste Quantentopfschichten 3 aufweist, die in Wachstumsrichtung aufeinander folgen und jeweils durch eine Barriereschicht 52 voneinander getrennt sind. Alle drei ersten Quantentopfschichten 3 sind zur Strahlungserzeugung vorgesehen. Die ersten Quantentopfschichten 3 haben beispielsweise eine Schichtdicke von etwa 4 nm. Die Barriereschichten 52, durch welche sie getrennt werden, sind zum Beispiel etwa 8 nm dick.This in 3A The second embodiment shown differs from the first embodiment in that the active zone 120 three first quantum well layers 3 which follow one another in the growth direction and in each case by a barrier layer 52 are separated from each other. All three first quantum well layers 3 are intended for generating radiation. The first quantum well layers 3 For example, have a layer thickness of about 4 nm. The barrier layers 52 by which they are separated, for example, are about 8 nm thick.

In Wachstumsrichtung auf die drei ersten Quantentopfschichten 3 nachfolgend, also den ersten Quantentopfschichten 3 p-seitig nachgeordnet, sind eine Mehrzahl, vorliegend zwei, zweite Quantentopfschichten 4. Die zweiten Quantentopfschichten 4 haben eine geringere Schichtdicke als die ersten Quantentopfschichten 3 von vorliegend etwa 1 nm. Sie beträgt beispielsweise höchstens die Hälfte, vorzugsweise höchstens ein Viertel der Schichtdicke der ersten Quantentopfschichten. Die Indiumkonzentration c der zweiten Quantentopfschichten 4 hat einen Wert, der zwischen dem 1,2-fachen und dem 2-fachen des Werts der Indiumkonzentration c der ersten Quantentopfschichten 3 liegt, wobei die Grenzen eingeschlossen sind. Die zwei zweiten Quantentopfschichten 4 sind durch eine Barriereschicht voneinander getrennt, die vorliegend eine Schichtdicke von etwa 3 nm hat.In the growth direction on the three first quantum well layers 3 below, ie the first quantum well layers 3 Subsequent to the p-side, are a plurality, in the present case two, second quantum well layers 4 , The second quantum well layers 4 have a smaller layer thickness than the first quantum well layers 3 It is, for example, at most half, preferably at most one quarter of the layer thickness of the first quantum well layers. The indium concentration c of the second quantum well layers 4 has a value that is between 1.2 times and 2 times the value of the indium concentration c of the first quantum well layers 3 lies, with the borders included. The two second quantum well layers 4 are separated by a barrier layer, which in the present case has a layer thickness of about 3 nm.

Eine weitere Barriereschicht 52 ist zwischen den ersten und den zweiten Quantentopfschichten 3, 4 angeordnet, die vorliegend eine Schichtdicke von etwa 18 nm hat.Another barrier layer 52 is between the first and second quantum well layers 3 . 4 arranged, which in the present case has a layer thickness of about 18 nm.

Mit Vorteil verringern die zweiten Quantentopfschichten 4 die Gefahr der Diffusion eines p-Dotierstoffs wie Magnesium in die zur Strahlungserzeugung vorgesehenen Quantentopfschichten 3.Advantageously, the second quantum well layers reduce 4 the risk of diffusion of a p-dopant such as magnesium into the quantum well layers provided for generating radiation 3 ,

Die zweiten Quantentopfschichten 4 sind bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel nicht zur Strahlungserzeugung vorgesehen. Aufgrund der im Vergleich zu den ersten Quantentopfschichten 3 hohen Indium-Konzentration c und der geringen Schichtdicke haben die Energieniveaus der zweiten Quantentopfschichten 4 – im Vergleich zu der Wahrscheinlichkeit mit der von den Energieniveaus der durch die ersten Quantentopfschichten 3 definierten Quantentöpfe elektrosmagnetische Strahlung emittiert wird – nur eine geringe Wahrscheinlichkeit, elektromagnetische Strahlung zu emittieren. Eine Diffusion eines p-Dotierstoffs in die zweiten Quantentopfschichten 4 wirkt sich daher vorteilhafterweise nicht oder nur geringfügig auf die Effizienz des Halbleiterchips aus, so dass dessen Lebensdauer besonders hoch ist.The second quantum well layers 4 are not provided in the present embodiment for generating radiation. Because of compared to the first quantum well layers 3 high indium concentration c and the small layer thickness have the energy levels of the second quantum well layers 4 In comparison to the probability with that of the energy levels of the first quantum well layers 3 quantum wells emitted electromagnetic radiation - only a low probability to emit electromagnetic radiation. Diffusion of a p-type dopant into the second quantum well layers 4 Therefore advantageously does not affect or only slightly on the efficiency of the semiconductor chip, so that its life is particularly high.

Je zwei aufeinander folgende erste Quantentopfschichten 3 haben einen Abstand d1 und je zwei aufeinander folgende zweite Quantentopfschichten haben einen Abstand d2. Der Abstand d1 entspricht insbesondere der Schichtdicke der Barriereschicht 52, die zwei erste Quantentopfschichten 3 voneinander trennt. Der Abstand d2 entspricht insbesondere der Schichtdicke der Barriereschicht 52, die zwei zweite Quantentopfschichten 4 voneinander trennt.Two consecutive first quantum well layers 3 have a distance d 1 and two consecutive second quantum well layers have a distance d 2 . The distance d 1 corresponds in particular to the layer thickness of the barrier layer 52 , the two first quantum well layers 3 separates each other. The distance d 2 corresponds in particular to the layer thickness of the barrier layer 52 containing two second quantum well layers 4 separates each other.

Die Abstände d1 und d2 brauchen nicht gleich zu sein. Beispielsweise ist vorliegend der Abstand d1 zwischen zwei ersten Quantentopfschichten 3 mindestens doppelt so groß wie der Abstand d2 zwischen zwei zweiten Quantentopfschichten 4.The distances d 1 and d 2 need not be equal. For example, in the present case, the distance d 1 between two first quantum well layers 3 at least twice as large as the distance d 2 between two second quantum well layers 4 ,

Bei der in 3B dargestellten Variante des zweiten Ausführungsbeispiels haben die beiden zweiten Quantentopfschichten 4 eine größere Schichtdicke als die ersten Quantentopfschichten 3, etwa eine Schichtdicke von 6 nm. Der Abstand der zweiten Quantentopfschichten 4 zu den ersten Quantentopfschichten 3 ist vorliegend mit etwa 4 nm geringer als bei dem Ausführungsbeispiel der 3A. Die zweiten Quantentopfschichten 4 sind durch eine Barriereschicht 52 getrennt, die vorliegend ebenfalls eine Schichtdicke d2 von etwa 4 nm hat. Die Schichtdicke einer Barriereschicht 52, die zwischen zwei ersten Quantentopfschichten 3 angeordnet ist, ist also vorliegend etwa doppelt so dick wie die Schichtdicke der zwischen den zwei zweiten Quantentopfschichten 4 angeordneten Barriereschicht 52.At the in 3B illustrated variant of the second embodiment, the two second quantum well layers 4 a greater layer thickness than the first quantum well layers 3 , about a layer thickness of 6 nm. The distance of the second quantum well layers 4 to the first quantum well layers 3 is presently about 4 nm lower than in the embodiment of the 3A , The second quantum well layers 4 are through a barrier layer 52 separated, which in the present case also has a layer thickness d 2 of about 4 nm. The layer thickness of a barrier layer 52 between two first quantum well layers 3 is arranged, so is in the present case about twice as thick as the layer thickness of the between the two second quantum well layers 4 arranged barrier layer 52 ,

Der Anteil c der ersten Komponente des Halbleitermaterials ist bei den zweiten Quantentopfschichten 4 geringer als bei den ersten Quantentopfschichten 3. Beispielsweise ist die Konzentration c der ersten Komponente des Halbleitermaterials in den ersten Quantentopfschichten 3 1,2 bis 2 mal so groß wie in den zweiten Quantentopfschichten 4, wobei die Grenzen eingeschlossen sind.The proportion c of the first component of the semiconductor material is in the second quantum well layers 4 lower than in the first quantum well layers 3 , For example, the concentration c of the first component of the semiconductor material is in the first quantum well layers 3 1.2 to 2 times larger than in the second quantum well layers 4 with the limits included.

Wie bei dem zweiten Ausführungsbeispiel sind auch die zweiten Quantentopfschichten 4 bei der Variante des zweiten Ausführungsbeispiels gemäß 3B nicht zur Emission von elektromagnetischer Strahlung vorgesehen.As in the second embodiment, the second quantum well layers are also 4 in the variant of the second embodiment according to 3B not intended for the emission of electromagnetic radiation.

Bei dem zweiten Ausführungsbeispiel und bei der Variante des zweiten Ausführungsbeispiels ist der Anteil c der ersten Komponente des Halbleitermaterials in der aktiven Zone mit Vorteil im Vergleich zu einer aktiven Zone ohne zweite Quantentopfschichten 4 erhöht. Auf diese Weise hat die aktive Zone einen im Vergleich zu einer der aktiven Zone vorausgehenden und/oder ihr nachfolgenden Schicht der Halbleiterschichtenfolge einen erhöhten Brechungsindex. Die aktive Zone 120 ist daher besonders gut zur Wellenleitung für die in der aktiven Zone 120 erzeugte elektromagnetische Strahlung geeignet. Bei einer Weiterbildung kommt die Halbleiterschichtenfolge 1 auf diese Weise ohne die n-Wellenleiterschicht 114 und/oder die p-Wellenleiterschicht 132 aus, die in 1 dargestellt sind.In the second embodiment and in the variant of the second embodiment, the proportion c of the first component of the semiconductor material in the active zone is advantageous compared to an active zone without second quantum well layers 4 elevated. In this way, the active zone has an increased refractive index compared to one of the active zones preceding and / or following it the layer of the semiconductor layer sequence. The active zone 120 is therefore particularly good for waveguiding for those in the active zone 120 generated electromagnetic radiation suitable. In a further development, the semiconductor layer sequence comes 1 in this way without the n-waveguide layer 114 and / or the p-waveguide layer 132 out, in 1 are shown.

In 4A ist ein Konzentrationsprofil des Indiumgehalts für die aktive Zone 120 eines Halbleiterlaserchips gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel schematisch gezeigt. Die Schichtdicken und die Konzentrationen c der ersten Komponente entsprechen denen der Variante des zweiten Ausführungsbeispiels (3B). Im Gegensatz dazu gehen bei dem dritten Ausführungsbeispiel jedoch die zwei zweiten Quantentopfschichten 4 den drei erste Quantentopfschichten 3 in Wachstumsrichtung voraus.In 4A is a concentration profile of the indium content for the active zone 120 a semiconductor laser chip according to a third embodiment shown schematically. The layer thicknesses and the concentrations c of the first component correspond to those of the variant of the second embodiment ( 3B ). In contrast, in the third embodiment, however, the two second quantum well layers go 4 the first three quantum well layers 3 in the direction of growth ahead.

In 4B ist das Indiumkonzentrationsprofil gemäß einer Variante des dritten Ausführungsbeispiels dargestellt. Die aktive Zone 120 gemäß der Variante des dritten Ausführungsbeispiels unterscheidet sich von derjenigen des dritten Ausführungsbeispiels gemäß 4A darin, dass anstelle von zwei flachen und breiten zweiten Quantentopfschichten 4 den ersten Quantentopfschichten 3 eine Mehrzahl zweite Quantentopfschichten 4 in Wachstumsrichtung vorausgehen, die eine geringere Schichtdicke und eine größere Konzentration c der ersten Komponente des Halbleitermaterials aufweisen als die ersten Quantentopfschichten 3. Vorliegend gehen sieben zweite Quantentopfschichten 4 den ersten Quantentopfschichten 3 im Abstand von etwa 15 nm voraus.In 4B the indium concentration profile according to a variant of the third embodiment is shown. The active zone 120 according to the variant of the third embodiment differs from that of the third embodiment according to 4A in that instead of two flat and wide second quantum well layers 4 the first quantum well layers 3 a plurality of second quantum well layers 4 in the growth direction, which have a smaller layer thickness and a larger concentration c of the first component of the semiconductor material than the first quantum well layers 3 , In the present case go seven second quantum well layers 4 the first quantum well layers 3 at a distance of about 15 nm ahead.

Die Barriereschichten 52 zwischen je zwei benachbarten zweiten Quantentopfschichten 4 haben bei der in 4B dargestellten Variante des dritten Ausführungsbeispiels eine Schichtdicke d2 von etwa 2 nm, die zweiten Quantentopfschichten 4 sind jeweils etwa 1 nm dick.The barrier stories 52 between every two adjacent second quantum well layers 4 have at the in 4B illustrated variant of the third embodiment, a layer thickness d 2 of about 2 nm, the second quantum well layers 4 are each about 1 nm thick.

Mittels der zweiten Quantentopfschichten 4, die bei dem dritten Ausführungsbeispiel und der Variante des dritten Ausführungsbeispiels nicht zur Strahlungserzeugung vorgesehen sind und den ersten, zur Strahlungsemission vorgesehenen Quantentopfschichten 3 vorausgehen, wird eine besonders hohe Kristallqualität der aktiven Zone 120 erzielt. Insbesondere ist die Kristallqualität der aktiven Zone im Bereich der ersten Quantentopfschichten 3 besonders hoch, so dass die Gefahr einer nicht strahlenden Rekombination von Ladungsträgern im Bereich der zur Strahlungserzeugung vorgesehenen ersten Quantentopfschichten 3 verringert ist. Eine Übergitterstruktur aus zweiten Quantentopfschichten 4, wie in der Variante des dritten Ausführungsbeispiels gemäß 4B gezeigt, ist hierzu besonders gut geeignet.By means of the second quantum well layers 4 which are not provided for generating radiation in the third embodiment and the variant of the third embodiment, and the first quantum well layers provided for radiation emission 3 preceded, a particularly high crystal quality of the active zone 120 achieved. In particular, the crystal quality of the active zone is in the range of the first quantum well layers 3 particularly high, so that the risk of non-radiative recombination of charge carriers in the area provided for generating radiation first quantum well layers 3 is reduced. A superlattice structure of second quantum well layers 4 , as in the variant of the third embodiment according to 4B shown is particularly suitable for this purpose.

Auch bei dem in 5 gezeigten vierten Ausführungsbeispiel geht eine Mehrzahl von zweiten Quantentopfschichten 41, 42, 43 den – vorliegend zwei – ersten Quantentopfschichten 3 in Wachstumsrichtung voraus.Also at the in 5 shown fourth embodiment, a plurality of second quantum well layers 41 . 42 . 43 the - here two - first quantum well layers 3 in the direction of growth ahead.

Im Gegensatz zu den vorhergehenden Ausführungsbeispielen haben jedoch nicht alle zweiten Quantentopfschichten die gleiche Schichtdicke. Vielmehr nimmt die Schichtdicke im Verlauf von den ersten Quantentopfschichten 3 weg von Schicht zu Schicht ab. Mit anderen Worten hat die den ersten Quantentopfschichten 3 direkt benachbarte zweite Quantentopfschicht 41 die größte Schichtdicke, die von den ersten Quantentopfschichten 3 am weitesten entfernte zweite Quantentopfschicht 43 hat die geringste Schichtdicke und die zwischen diesen beiden zweiten Quantentopfschichten 41, 43 angeordnete mittlere zweite Quantentopfschicht 42 hat eine Schichtdicke, deren Wert zwischen den Schichtdicken der beiden anderen zweiten Quantentopfschichten 41, 43 liegt.In contrast to the preceding embodiments, however, not all second quantum well layers have the same layer thickness. Rather, the layer thickness decreases in the course of the first quantum well layers 3 away from layer to layer. In other words, it has the first quantum well layers 3 directly adjacent second quantum well layer 41 the largest layer thickness, that of the first quantum well layers 3 farthest second quantum well layer 43 has the lowest layer thickness and that between these two second quantum well layers 41 . 43 arranged middle second quantum well layer 42 has a layer thickness whose value is between the layer thicknesses of the two other second quantum well layers 41 . 43 lies.

Dabei haben vorliegend die beiden zweiten Quantentopfschichten 41, 42 die den ersten Quantentopfschichten 3 zugewandt sind, eine Schichtdicke, die größer oder gleich der Schichtdicke der ersten Quantentopfschichten 3 ist und sie weisen einen Anteil c der ersten Komponente des Halbleitermaterials der aktiven Zone auf, der geringer ist als derjenige der ersten Quantentopfschichten 3. Die von den ersten Quantentopfschichten 3 am weitesten entfernte zweite Quantentopfschicht 43 hat bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel zum einen eine geringere Schichtdicke als die ersten Quantentopfschichten 43. Zum anderen ist auch der Anteil c der ersten Komponente des Halbleitermaterials, beispielsweise die Indiumkonzentration, geringer als derjenige der ersten Quantentopfschichten 3.In this case, the two second quantum well layers are present 41 . 42 the first quantum well layers 3 are facing, a layer thickness which is greater than or equal to the layer thickness of the first quantum well layers 3 are and they have a proportion c of the first component of the semiconductor material of the active zone, which is lower than that of the first quantum well layers 3 , That of the first quantum well layers 3 furthest away second quantum well layer 43 has in the present embodiment, on the one hand, a smaller layer thickness than the first quantum well layers 43 , On the other hand, the proportion c of the first component of the semiconductor material, for example the indium concentration, is lower than that of the first quantum well layers 3 ,

Beispielsweise enthalten bei diesem oder einem der vorhergehenden Ausführungsbeispiele alle zweiten Quantentopfschichten 4, 41, 42, 43 die erste Komponente des Halbleitermaterials in der gleichen Konzentration c.For example, in this or one of the preceding embodiments, all second quantum well layers are included 4 . 41 . 42 . 43 the first component of the semiconductor material in the same concentration c.

Das in 6A dargestellte fünfte Ausführungsbeispiel weist zusätzlich zu den drei zweiten Quantentopfschichten 41, 42, 43, die den ersten Quantentopfschichten 3 analog zum vierten Ausführungsbeispiel vorausgehen, drei weitere zweite Quanten topfschichten 41, 42, 43 auf, die den ersten Quantentopfschichten 3 in Wachstumsrichtung nachfolgen.This in 6A illustrated fifth embodiment has in addition to the three second quantum well layers 41 . 42 . 43 , the first quantum well layers 3 precede analogous to the fourth embodiment, three more second quantum pot layers 41 . 42 . 43 on top of the first quantum well layers 3 follow in the growth direction.

Die aktive Zone 120 gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel weist also eine Symmetrieebene 6 auf. Die ersten Quantentopfschichten 3 und die zweiten Quantentopfschichten 41, 42, 43 der aktiven Zone 120 sind jeweils spiegelsymmetrisch zu der Symmetrieebene 6 angeordnet.The active zone 120 according to the fifth embodiment thus has a plane of symmetry 6 on. The first quantum well layers 3 and the second quantum well layers 41 . 42 . 43 the active zone 120 are each mirror-symmetrical to the plane of symmetry 6 arranged.

Die in 6B gezeigte Variante des fünften Ausführungsbeispiels unterscheidet sich von letzterem darin, dass anstelle der Schichtdicken der zweiten Quantentopfschichten 41, 42, 43 der in den zweiten Quantentopfschichten enthaltene Indiumanteil c variiert ist. Die in 6B gezeigten zweiten Quantentopfschichten 41, 42, 43 haben vorliegend alle die gleiche Schichtdicke, die bei dieser Variante des fünften Ausführungsbeispiels auch mit der Schichtdicke der ersten Quantentopfschichten 3 übereinstimmt. Die Konzentration c der ersten Komponente des Halbleitermaterials nimmt von Schicht zu Schicht im Verlauf von den ersten Quantentopfschichten 3 weg ab.In the 6B shown variant of the fifth embodiment differs from the latter in that instead of the layer thicknesses of the second quantum well layers 41 . 42 . 43 the indium portion c contained in the second quantum well layers is varied. In the 6B shown second quantum well layers 41 . 42 . 43 in the present case all have the same layer thickness, which in this variant of the fifth exemplary embodiment also corresponds to the layer thickness of the first quantum well layers 3 matches. The concentration c of the first component of the semiconductor material increases from layer to layer in the course of the first quantum well layers 3 off.

In 6C ist eine weitere Variante des fünften Ausführungsbeispiels gezeigt. Bei dieser zweiten Variante des fünften Ausführungsbeispiels ist das Indiumkonzentrationsprofil der zweiten Quantentopfschichten 41', 42', 43', welche den ersten Quantentopfschichten 3 in Wachstumsrichtung nachfolgen, im Unterschied zu der in 6B gezeigten Variante des fünften Ausführungsbeispiels nicht im wesentlichen rechtecksförmig, sondern es hat – wie zweite Quantentopfschicht 4 der Variante gemäß 2B des ersten Ausführungsbeispiels – ein trapezförmiges Profil.In 6C a further variant of the fifth embodiment is shown. In this second variant of the fifth embodiment, the indium concentration profile of the second quantum well layers 41 ' . 42 ' . 43 ' which are the first quantum well layers 3 follow in the growth direction, in contrast to the in 6B shown variant of the fifth embodiment is not substantially rectangular, but it has - like the second quantum well layer 4 according to the variant 2 B of the first embodiment - a trapezoidal profile.

Auf diese Weise ist die Injektion von Löchern in die zur Strahlungsemission vorgesehenen ersten Quantentopfschichten 3 von der p-Seite des Halbleiterchips her durch die den ersten Quantentopfschichten 3 in Wachstumsrichtung nachfolgenden zweiten Quantentopfschichten 41', 42' und 43' hindurch besonders effizient.In this way, the injection of holes into the first quantum well layers provided for the radiation emission is 3 from the p-side of the semiconductor chip through the first quantum well layers 3 in the growth direction subsequent second quantum well layers 41 ' . 42 ' and 43 ' very efficient.

Bei dem in 7 dargestellten sechsten Ausführungsbeispiel ist, wie bei dem fünften Ausführungsbeispiel, die aktive Zone 120 ebenfalls symmetrisch zu einer Symmetrieebene 6. Vorliegend verläuft die Symmetrieebene 6 durch eine erste Quantentopfschicht 3. Insbesondere hat die aktive Zone 120 bei dem sechsten Ausführungsbeispiel also eine ungerade Anzahl von aktiven, d. h. zur Strahlungserzeugung vorgesehenen, ersten Quantentopfschichten 3. Vorliegend enthält sie genau eine erste Quantentopfschicht 3, die zur Strahlungserzeugung vorgesehen ist.At the in 7 shown sixth embodiment, as in the fifth embodiment, the active zone 120 also symmetrical to a plane of symmetry 6 , In the present case, the plane of symmetry runs 6 through a first quantum well layer 3 , In particular, the active zone has 120 in the sixth embodiment, therefore, an odd number of active, ie provided for generating radiation, first quantum well layers 3 , In the present case, it contains exactly one first quantum well layer 3 , which is intended for generating radiation.

Das Halbleitermaterial der ersten Quantentopfschicht 3 enthält einen Anteil c einer ersten Komponente des Halbleitermaterials der aktiven Zone 120 – vorliegend Indium – der etwa doppelt so groß ist wie derjenige des Halbleitermaterials der zweiten Quantentopfschichten 4.The semiconductor material of the first quantum well layer 3 contains a portion c of a first component of the semiconductor material of the active zone 120 - In this case indium - which is about twice as large as that of the semiconductor material of the second quantum well layers 4 ,

Es sei an dieser Stelle angemerkt, dass – im Unterschied zu den übrigen Konzentrationsprofilen der 2A bis 11B – bei dem Konzentrationsprofil der 7 die Konzentration c der ersten Komponente des Halbleitermaterials im Diagramm von unten nach oben zunimmt.It should be noted at this point that - in contrast to the other concentration profiles of 2A to 11B - at the concentration profile of 7 the concentration c of the first component of the semiconductor material in the diagram increases from bottom to top.

Jeweils zwei zweite Quantentopfschichten 4 gehen der ersten Quantentopfschicht 3 in Wachstumsrichtung voraus und folgen ihr in Wachstumsrichtung nach. Alle Abstände zwischen jeweils zwei benachbarten Quantentopfschichten 3, 4 sind vorliegend gleich groß.Two second quantum well layers each 4 go the first quantum well layer 3 in the growth direction ahead and follow it in the growth direction. All distances between each two adjacent quantum well layers 3 . 4 are the same size here.

In 7 ist auch der Betrag A0 der Feldstärke 7 der von der ersten Quantentopfschicht 3 emittierten Strahlung innerhalb der aktiven Zone 120 schematisch dargestellt. Mittels der zur Symmetrieebene 6 symmetrisch angeordneten zweiten Quantentopfschichten 4 wird ein besonders hoher Überlapp zwischen der ersten Quantentopfschicht 3 und der Feldstärke 7 der in der aktiven Zone 120 verlaufenden elektromagnetischen Strahlung erzielt, wodurch die Erzeugung von Laserstrahlung durch den Halbleiterchip besonders effizient erfolgt.In 7 is also the amount A 0 of the field strength 7 that of the first quantum well layer 3 emitted radiation within the active zone 120 shown schematically. By means of the plane of symmetry 6 symmetrically arranged second quantum well layers 4 becomes a particularly high overlap between the first quantum well layer 3 and the field strength 7 in the active zone 120 achieved extending electromagnetic radiation, whereby the generation of laser radiation by the semiconductor chip is particularly efficient.

8A zeigt ein Indiumkonzentrationsprofil für einen Halbleiterlaserchip gemäß einem siebten Ausführungsbeispiel. Im Gegensatz zu den vorhergehenden Ausführungsbeispielen ist bei dem siebten Ausführungsbeispiel eine zweite Quantentopfschicht 4 zwischen zwei ersten Quantentopfschichten 3 angeordnet. 8A shows an indium concentration profile for a semiconductor laser chip according to a seventh embodiment. In contrast to the preceding embodiments, in the seventh embodiment, a second quantum well layer 4 between two first quantum well layers 3 arranged.

Vorliegend handelt es sich um eine zweite Quantentopfschicht, die die gleiche Schichtdicke hat wie die zwei ersten Quantentopfschichten 3 und die eine geringere Indiumkonzentration c aufweist als diese. Alternativ kann es sich auch um eine zweite Quantentopfschicht 4 handeln, die eine geringere Schichtdicke und eine größere Indiumkonzentration c als die ersten Quantentopfschichten 3 aufweist.In the present case, this is a second one Quantum well layer, which has the same layer thickness as the two first quantum well layers 3 and which has a lower indium concentration c than these. Alternatively, it may also be a second quantum well layer 4 which have a smaller layer thickness and a larger indium concentration c than the first quantum well layers 3 having.

Die zweite Quantentopfschicht 4 ist bei dem siebten Ausführungsbeispiel mittig zwischen den zwei ersten Quantentopfschichten 3 angeordnet, so dass die aktive Zone 120 spiegelsymmetrisch zu der Symmetrieebene 6 ist.The second quantum well layer 4 in the seventh embodiment, is centered between the two first quantum well layers 3 arranged so that the active zone 120 mirror-symmetric to the plane of symmetry 6 is.

Bei einer Variante des siebten Ausführungsbeispiels gemäß 8B ist statt einer einzelnen zweiten Quantentopfschicht 4 eine Mehrzahl von zweiten Quantentopfschichten 4 – vorliegend vier zweite Quantentopfschichten 4 – mittig zwischen zwei ersten Quantentopfschichten 3 und symmetrisch zu der Spiegelebene 6 angeordnet. Insbesondere handelt es sich um ein Übergitter zweiter Quantentopfschichten 4 geringer Schichtdicke mit einer hohen Konzentration c der ersten Komponente des Halbleitermaterials der aktiven Zone.In a variant of the seventh embodiment according to 8B is instead of a single second quantum well layer 4 a plurality of second quantum well layers 4 - In the present case, four second quantum well layers 4 - in the middle between two first quantum well layers 3 and symmetrical to the mirror plane 6 arranged. In particular, it is a superlattice of second quantum well layers 4 low layer thickness with a high concentration c of the first component of the semiconductor material of the active zone.

Die zwischen den zwei ersten Quantentopfschichten 3 angeordnete mindestens eine zweite Quantentopfschicht 4 dient beispielsweise als Ladungsträgerreservoir für mindestens eine der zur Strahlungserzeugung vorgesehenen ersten Quantentopfschichten 3. So wird eine besonders gleichmäßige Ladungsträgerverteilung auf die einzelnen ersten Quantentopfschichten 3 erzielt. Alternativ oder zusätzlich koppelt die zwischen zwei ersten Quantentopfschichten 3 angeordnete mindestens eine zweite Quantentopfschicht 4 insbesondere mit Vorteil die beiden ersten Quantentopfschichten 3. Beispielsweise stellt sie Minibänder zum Tunnel von Ladungsträgern zwischen den zwei ersten Quantentopfschichten 3 zur Verfügung. Auf diese Weise werden die zwei ersten Quantentopfschichten 3 besonders gleichmäßig elektrisch gepumpt.The between the two first quantum well layers 3 arranged at least a second quantum well layer 4 serves, for example, as a charge carrier reservoir for at least one of the first quantum well layers provided for generating radiation 3 , Thus, a particularly uniform charge carrier distribution on the individual first quantum well layers 3 achieved. Alternatively or additionally, it couples between two first quantum well layers 3 arranged at least a second quantum well layer 4 in particular advantageously the two first quantum well layers 3 , For example, it makes mini bands to the tunnel of charge carriers between the two first quantum well layers 3 to disposal. In this way, the two first quantum well layers become 3 particularly evenly pumped electrically.

In 9 ist das Konzentrationsprofil der ersten Komponente des Halbleitermaterials der aktiven Zone 120 gemäß einem achten Ausführungsbeispiel schematisch dargestellt. Wie beim siebten Ausführungsbeispiel ist eine zweite Quantentopfschicht 4 zwischen zwei ersten Quantentopfschichten 3 angeordnet.In 9 is the concentration profile of the first component of the semiconductor material of the active zone 120 according to an eighth embodiment shown schematically. As in the seventh embodiment, a second quantum well layer 4 between two first quantum well layers 3 arranged.

Es handelt sich vorliegend um eine zweite Quantentopfschicht 4 mit einer geringen Schichtdicke von beispielsweise kleiner oder gleich 2 nm, vorzugsweise von kleiner oder gleich 1 nm. Die Schichtdicke der zweiten Quantentopfschichten 4 ist vorliegend kleiner als ein Fünftel der Schichtdicke der ersten Quantentopfschichten 3. Der Anteil c der ersten Komponente im Halbleitermaterial der zweiten Quantentopfschichten 4 ist beispielsweise 1,2 bis 2 mal so groß ist wie der Anteil c der ersten Komponente des Halbleitermaterials der ersten Quantentopfschichten 3.In the present case, this is a second quantum well layer 4 with a small layer thickness of, for example, less than or equal to 2 nm, preferably less than or equal to 1 nm. The layer thickness of the second quantum well layers 4 in the present case is less than one fifth of the layer thickness of the first quantum well layers 3 , The proportion c of the first component in the semiconductor material of the second quantum well layers 4 is, for example, 1.2 to 2 times as large as the proportion c of the first component of the semiconductor material of the first quantum well layers 3 ,

Im Gegensatz zum siebten Ausführungsbeispiel ist die zweite Quantentopfschicht 4 vorliegend nicht mittig zwischen zwei ersten Quantentopfschichten 3 angeordnet. Vielmehr hat sie einen relativ geringen Abstand von der in Wachstumsrichtung nachfolgenden ersten Quantentopfschicht 3, während der Abstand zur in Wachstumsrichtung vorausgehenden ersten Quantentopfschicht 3 größer ist.In contrast to the seventh embodiment, the second quantum well layer is 4 in the present case not in the middle between two first quantum well layers 3 arranged. Rather, it has a relatively small distance from the subsequent in the growth direction first quantum well layer 3 while the distance to the first quantum well layer preceding in the growth direction 3 is larger.

Der Abstand d1 zwischen zwei ersten Quantentopfschichten 3 ist bei dem achten Ausführungsbeispiel beispielsweise mindestens doppelt so groß, bevorzugt, mindestens vier mal so groß, besonders bevorzugt mindestens fünf mal so groß wie die Schichtdicke der zwischen den beiden ersten Quantentopfschichten 3 angeordneten zweiten Quantentopfschicht 4 und/oder wie der Abstand der zweiten Quantentopfschicht 4 zu der in Wachstumsrichtung nachfolgenden ersten Quantentopfschicht 3. Vorliegend ist der Abstand einer zweiten Quantentopfschicht 4 zur vorausgehenden ersten Quantentopfschicht 3 etwa vier bis fünf mal so groß wie der Abstand zur nachfolgenden ersten Quantentopfschicht 3. Beispielsweise hat letzterer einen Wert zwischen etwa 1 nm und etwa 2 nm, und der Abstand zur in Wachstumsrichtung vorausgehenden ersten Quan tentopfschicht zu der zweiten Quantentopfschicht hat einen Wert zwischen etwa 4 nm und etwa 6 nm. Die Grenzen sind hierbei jeweils eingeschlossen.The distance d 1 between two first quantum well layers 3 For example, in the eighth embodiment, it is at least twice as large, preferably at least four times as large, and more preferably at least five times as large as the layer thickness between the two first quantum well layers 3 arranged second quantum well layer 4 and / or as the distance of the second quantum well layer 4 to the first quantum well layer following in the growth direction 3 , In the present case is the distance of a second quantum well layer 4 to the preceding first quantum well layer 3 about four to five times the distance to the subsequent first quantum well layer 3 , For example, the latter has a value between about 1 nm and about 2 nm, and the distance to the first quantum well layer preceding the growth direction to the second quantum well layer has a value between about 4 nm and about 6 nm. The boundaries are included here.

Mittels der zweiten Quantentopfschicht 4 sind beispielsweise energetische Barrieren der zur Strahlungserzeugung vorgesehenen ersten Quantentopfschichten 3, wie sie exemplarisch in 2A für eine erste Quantentopfschicht 3 gestrichelt eingezeichnet sind, mit Vorteil reduziert.By means of the second quantum well layer 4 For example, energy barriers are the first quantum well layers provided for generating radiation 3 , as exemplified in 2A for a first quantum well layer 3 dashed lines are reduced with advantage.

Bei dem in 10 schematisch dargestellten neunten Ausführungsbeispiel ist eine zweite Quantentopfschicht 4 innerhalb einer ersten Quantentopfschicht 3 angeordnet. Mit anderen Worten grenzt die zweite Quantentopfschicht 4 an einen ersten Teilbereich 31 der ersten Quantentopfschicht 3 an, der ihr in Wachstumsrichtung der aktiven Zone 120 vorausgeht. Zudem grenzt sie an einen zweiten Teilbereich 32 der ersten Quantentopfschicht 3, der ihr in Wachstumsrichtung nachfolgt. Insbesondere sind die erste und die zweite Quantentopfschicht 3, 4 nicht durch eine Barriereschicht 52 getrennt.At the in 10 schematically illustrated ninth embodiment is a second quantum well layer 4 within a first quantum well layer 3 arranged. In other words, the second quantum well layer is adjacent 4 to a first subarea 31 the first quantum well layer 3 in the growth direction of the active zone 120 precedes. In addition, it borders on a second subarea 32 the first quantum well layer 3 who follows her in the growth direction. In particular, the first and second quantum well layers are 3 . 4 not through a barrier layer 52 separated.

Der Anteil c der ersten Komponente des Halbleitermaterials ist in dem ersten und dem zweiten Teilbereich 31, 32 der ersten Quantentopfschicht 3 bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel um einen Faktor 1,2 bis 2 größer als der Anteil c der ersten Komponente des Halbleitermaterials in der zweiten Quantentopfschicht 4. Die Schichtdicke der zweiten Quantentopfschicht 4 ist bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel – im Gegensatz zu den übrigen Ausführungsbeispielen mit zweiten Quantentopfschichten, die einen hohen Anteil c der ersten Komponente enthalten – die Schichtdicke nicht größer oder gleich der Schichtdicke der ersten Quantentopfschicht 3. Stattdessen ist die Schichtdicke der zweiten Quantentopf schicht 4 vorliegend geringer als die Schichtdicke der ersten Quantentopfschicht 3. Beispielsweise beträgt sie höchstens ein Drittel, vorzugsweise höchstens ein Fünftel der Schichtdicke der ersten Quantentopfschicht 3.The proportion c of the first component of the semiconductor material is in the first and the second partial area 31 . 32 the first quantum well layer 3 in the present embodiment by a factor of 1.2 to 2 greater than the proportion c of the first Component of the semiconductor material in the second quantum well layer 4 , The layer thickness of the second quantum well layer 4 is in the present embodiment - in contrast to the other embodiments with second quantum well layers containing a high proportion c of the first component - the layer thickness is not greater than or equal to the layer thickness of the first quantum well layer 3 , Instead, the layer thickness of the second quantum well layer 4 in the present case smaller than the layer thickness of the first quantum well layer 3 , For example, it is at most one third, preferably at most one fifth of the layer thickness of the first quantum well layer 3 ,

Mittels der innerhalb der ersten Quantentopfschicht 3 angeordneten zweiten Quantentopfschicht 4 wird eine besonders hohe Kristallqualität, und damit eine besonders hohe Effizienz der Strahlungserzeugung in der ersten Quantentopfschicht 3 erzielt. Der erste Teilbereich 31 und der zweite Teilbereich 32 der ersten Quantentopfschicht 3 sind vorteilhafterweise mittels der zweiten Quantentopfschicht 4 gekoppelt. Vorteilhafterweise wird bei diesem Ausführungsbeispiel eine erste Quantentopfschicht 3 erzielt, die eine besonders hohe Schichtdicke hat und auf diese Weise zur Emission von elektromagnetischer Strahlung mit einem großen Strahlungsfluss geeignet ist.By means of within the first quantum well layer 3 arranged second quantum well layer 4 is a particularly high crystal quality, and thus a particularly high efficiency of radiation generation in the first quantum well layer 3 achieved. The first section 31 and the second subarea 32 the first quantum well layer 3 are advantageously by means of the second quantum well layer 4 coupled. Advantageously, in this embodiment, a first quantum well layer 3 achieved, which has a particularly high layer thickness and is suitable in this way for the emission of electromagnetic radiation with a large radiation flux.

In 11A ist schematisch das Konzentrationsprofil der ersten Komponente des Halbleitermaterials der aktiven Zone 120 gemäß einem zehnten Ausführungsbeispiel dargestellt. Bei dem zehnten Ausführungsbeispiel ist – wie beim neunten Ausführungsbeispiel – jeweils eine zweite Quantentopfschicht 4 innerhalb einer ersten Quantentopfschicht 3 angeordnet.In 11A is schematically the concentration profile of the first component of the semiconductor material of the active zone 120 illustrated according to a tenth embodiment. In the tenth embodiment, as in the ninth embodiment, a second quantum well layer is used 4 within a first quantum well layer 3 arranged.

Im Gegensatz zum neunten Ausführungsbeispiel ist jedoch bei dem zehnten Ausführungsbeispiel die zweite Quantentopfschicht 4 zur Strahlungserzeugung vorgesehen, während die erste Quantentopfschicht 3 nicht zur Strahlungserzeugung vorgesehen ist und stattdessen vorteilhafterweise zum Sammeln von Ladungsträgern für die zweite Quantentopfschicht 4 dient. So wird insbesondere ein Halbleiterlaserchip auf Basis von InAlGaN erzielt, der Laserstrahlung mit einer besonders geringen Wel lenlänge emittiert. Beispielsweise hat der Halbleiterlaserchip ein Emissionsmaximum bei einer Wellenlänge von größer oder gleich 470 nm, insbesondere im langwelligen blauen Spektralbereich oder im grünen Spektralbereich.However, in the tenth embodiment, unlike the ninth embodiment, the second quantum well layer is 4 provided for generating radiation while the first quantum well layer 3 is not intended for generating radiation and instead advantageously for collecting charge carriers for the second quantum well layer 4 serves. In particular, a semiconductor laser chip based on InAlGaN is achieved which emits laser radiation with a particularly short wavelength. By way of example, the semiconductor laser chip has an emission maximum at a wavelength of greater than or equal to 470 nm, in particular in the long-wave blue spectral range or in the green spectral range.

Bei diesem und dem vorausgehenden, neunten Ausführungsbeispiel sind die ersten und zweiten Quantentopfschichten 3, 4 der aktiven Zone 120 spiegelsymmetrisch zur Symmetrieebene 6 angeordnet.In this and the previous ninth embodiment, the first and second quantum well layers are 3 . 4 the active zone 120 mirror-symmetric to the plane of symmetry 6 arranged.

In 11B ist eine Weiterbildung des zehnten Ausführungsbeispiels schematisch dargestellt. Bei der Weiterbildung haben die ersten Quantentopfschichten 3 im Querschnitt ein V-förmiges Konzentrationsprofil der ersten Komponente des Halbleitermaterials. Auf diese Weise wird ein besonders guter Ladungsträgereinfang erzielt.In 11B a development of the tenth embodiment is shown schematically. In the training, the first quantum well layers have 3 in cross-section, a V-shaped concentration profile of the first component of the semiconductor material. In this way, a particularly good charge carrier capture is achieved.

Die Erfindung ist nicht durch die Beschreibung anhand der exemplarischen Ausführungsbeispiele auf diese beschränkt. Vielmehr umfasst sie jedes neue Merkmal sowie jede neue Kombination von Merkmalen, insbesondere jede Kombination von Merkmalen in den Patentansprüchen, auch wenn dieses Merkmal oder diese Kombination in den Ausführungsbeispielen oder Patentansprüchen nicht explizit angegeben ist.The Invention is not by the description of the exemplary Embodiments limited to these. Much more includes every new feature as well as every new combination of features, in particular any combination of features in the claims, even if this feature or this combination in the embodiments or claims are not explicitly stated.

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Claims (17)

Optoelektronischer Halbleiterchip mit einer strahlungsemittierenden Halbleiterschichtenfolge, die eine aktive Zone mit einer ersten Quantentopfschicht, einer zweiten Quantentopfschicht und zwei Abschluss-Barriereschichten enthält, wobei die erste Quantentopfschicht und die zweite Quantentopfschicht zwischen den zwei Abschluss-Barriereschichten angeordnet sind, die aktive Zone ein Halbleitermaterial aufweist, das mindestens eine erste und eine zweite Komponente enthält, der Anteil der ersten Komponente in dem Halbleitermaterial der zwei Abschluss-Barriereschichten geringer ist als in der ersten und der zweiten Quantentopfschicht und die zweite Quantentopfschicht im Vergleich zur ersten Quantentopfschicht entweder eine geringere Schichtdicke und einen größeren Anteil der ersten Komponente des Halbleitermaterials aufweist oder eine größere Schichtdicke oder die gleiche Schichtdicke und einen geringeren Anteil der ersten Komponente des Halbleitermaterials aufweist.Optoelectronic semiconductor chip with a radiation-emitting Semiconductor layer sequence comprising an active zone with a first Quantum well layer, a second quantum well layer, and two termination barrier layers contains, where the first quantum well layer and the second quantum well layer between the two termination barrier layers are arranged the active zone comprises a semiconductor material, containing at least a first and a second component, of the Proportion of the first component in the semiconductor material of the two Closing barrier layers is less than in the first and the second quantum well layer and the second quantum well layer in Comparison to the first quantum well layer either a lower one Layer thickness and a larger proportion of the first Component of the semiconductor material comprises or a bigger one Layer thickness or the same layer thickness and a smaller one Share of the first component of the semiconductor material. Optoelektronischer Halbleiterchip gemäß Anspruch 1, bei dem das Halbleitermaterial GaN, AlN und/oder AlGaN als zweite Komponente enthält.Optoelectronic semiconductor chip according to claim 1, in which the semiconductor material GaN, AlN and / or AlGaN as the second Component contains. Optoelektronischer Halbleiterchip gemäß Anspruch 1 oder 2, bei dem das Halbleitermaterial In als erste Komponente enthält.Optoelectronic semiconductor chip according to claim 1 or 2, wherein the semiconductor material In as the first component contains. Optoelektronischer Halbleiterchip gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die zweite Quantentopfschicht eine geringere Schichtdicke aufweist als die erste Quantentopfschicht und innerhalb der ersten Quantentopfschicht angeordnet ist.Optoelectronic semiconductor chip according to a of the preceding claims, wherein the second quantum well layer has a smaller layer thickness than the first quantum well layer and disposed within the first quantum well layer. Optoelektronischer Halbleiterchip gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem die aktive Zone zwischen einer n-leitenden Schicht und einer p-leitenden Schicht der Halbleiterschichtenfolge angeordnet ist und die zweite Quantentopfschicht der ersten Quantentopfschicht in Richtung von der n-leitenden Schicht zur p-leitenden Schicht nachfolgt oder vorausgeht.Optoelectronic semiconductor chip according to a of claims 1 to 3, wherein the active zone between an n-type layer and a p-type layer of the semiconductor layer sequence is arranged and the second quantum well layer of the first quantum well layer in the direction from the n-type layer to the p-type layer succeeds or precedes. Optoelektronischer Halbleiterchip gemäß Anspruch 5, bei dem die erste Quantentopfschicht im Betrieb des Optoelektronischer Halbleiterchips zur Emission von elektromagnetischer Strahlung vorgesehen ist und die zweite Quantentopfschicht nicht zur Emission von elektromagnetischer Strahlung vorgesehen ist.Optoelectronic semiconductor chip according to claim 5, wherein the first quantum well layer in the operation of the optoelectronic Semiconductor chips provided for the emission of electromagnetic radiation and the second quantum well layer is not for emission of electromagnetic Radiation is provided. Optoelektronischer Halbleiterchip gemäß Anspruch 5 oder 6 mit zwei ersten Quantentopfschichten und mindestens einer zweiten Quantentopfschicht, bei dem die mindestens eine zweite Quantentopfschicht zwischen den zwei ersten Quantentopfschichten angeordnet ist.Optoelectronic semiconductor chip according to claim 5 or 6 with two first quantum well layers and at least one second quantum well layer, wherein the at least one second quantum well layer is arranged between the two first quantum well layers. Optoelektronischer Halbleiterchip gemäß Anspruch 7, bei dem der Abstand der mindestens einen zweiten Quantentopfschicht zu der in Richtung zur p-leitenden Schicht nachfolgenden ersten Quantentopfschicht kleiner ist als der Abstand zu der in Richtung zur n-leitenden Schicht vorausgehenden ersten Quantentopfschicht.Optoelectronic semiconductor chip according to claim 7, wherein the distance of the at least one second quantum well layer to the first subsequent to the p-type layer Quantum well layer is smaller than the distance to the in the direction leading to the n-type layer first quantum well layer. Optoelektronischer Halbleiterchip gemäß Anspruch 5 oder 6 mit zwei zweiten Quantentopfschichten und mindestens einer ersten Quantentopfschicht, bei dem die mindestens eine erste Quantentopfschicht zwischen den zwei zweiten Quantentopfschichten angeordnet ist.Optoelectronic semiconductor chip according to claim 5 or 6 with two second quantum well layers and at least one first quantum well layer, wherein the at least one first quantum well layer is arranged between the two second quantum well layers. Optoelektronischer Halbleiterchip gemäß Anspruch 9 mit einer ersten Mehrzahl von zweiten Quantentopfschichten, die der mindestens einen ersten Quantentopfschicht in Richtung von der n-leitenden Schicht zur p-leitenden Schicht vorausgeht und einer zweiten Mehrzahl von zweiten Quantentopfschichten, die der mindestens einen ersten Quantentopfschicht in Richtung von der n-leitenden Schicht zur p-leitenden Schicht nachfolgt.Optoelectronic semiconductor chip according to claim 9 with a first plurality of second quantum well layers, the the at least one first quantum well layer in the direction of precedes n-type layer to the p-type layer and a second plurality of second quantum well layers, the at least a first quantum well layer in the direction of the n-type Layer to the p-type layer follows. Optoelektronischer Halbleiterchip gemäß Anspruch 10, bei dem die erste und die zweite Mehrzahl von zweiten Quantentopfschichten die gleiche Anzahl von zweiten Quantentopfschichten enthält.Optoelectronic semiconductor chip according to claim 10, wherein the first and second plurality of second quantum well layers contains the same number of second quantum well layers. Optoelektronischer Halbleiterchip gemäß einem der Ansprüche 10 oder 11, bei dem der Anteil der ersten Komponente des Halbleitermaterials und/oder die Schichtdicke der zweiten Quantentopfschichten in Richtung von der mindestens einen ersten Quantentopfschicht weg von Schicht zu Schicht abnimmt.Optoelectronic semiconductor chip according to a of claims 10 or 11, wherein the proportion of the first Component of the semiconductor material and / or the layer thickness of second quantum well layers in the direction of the at least one first quantum well layer decreases from layer to layer. Optoelektronischer Halbleiterchip gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7 oder einem der Ansprüche 9 bis 12, der mehrere erste und/oder mehrere zweite Quantentopfschichten aufweist und bei dem die ersten und zweiten Quantentopfschichten spiegelsymmetrisch zu einer Symmetrieebene angeordnet sind, die im Wesentlichen parallel zu einer Haupterstreckungsebene der aktiven Zone verläuft.Optoelectronic semiconductor chip according to a of claims 1 to 7 or one of the claims 9 to 12, the plurality of first and / or a plurality of second quantum well layers and wherein the first and second quantum well layers are arranged mirror-symmetrically to a plane of symmetry, the substantially parallel to a main plane of extension of the active Zone runs. Optoelektronischer Halbleiterchip gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem, im Fall einer zweiten Quantentopfschicht mit geringerer Schichtdicke, der Anteil der ersten Komponente des Halbleitermaterials der zweiten Quantentopfschicht 1,2 mal bis 2 mal so hoch ist wie der Anteil der ersten Komponente des Halbleitermaterials der ersten Quantentopfschicht oder, im Fall einer zweiten Quantentopfschicht mit gleicher oder größerer Schichtdicke, der Anteil der ersten Komponente des Halbleitermaterials der ersten Quantentopfschicht 1,2 mal bis 2 mal so hoch ist wie der Anteil der ersten Komponente des Halbleitermaterials der zweiten Quantentopfschicht.Optoelectronic semiconductor chip according to one of the preceding claims, wherein, in the case of a second quantum well layer with a smaller layer thickness, the proportion of the first component of the semiconductor material of the second quantum well layer is 1.2 times to 2 times as high as the proportion of the first component of the semiconductor material of the first Quantum well layer or, in the case of a second quantum well layer with the same or larger Schichtdi The proportion of the first component of the semiconductor material of the first quantum well layer is 1.2 times to 2 times as high as the proportion of the first component of the semiconductor material of the second quantum well layer. Optoelektronischer Halbleiterchip gemäß Anspruch 4 bei dem die zweite Quantentopfschicht anstelle eines größeren Anteils der ersten Komponente des Halbleitermaterials einen geringeren Anteil der ersten Komponente des Halbleitermaterials aufweist als die erste Quantentopfschicht.Optoelectronic semiconductor chip according to claim 4 in which the second quantum well layer instead of a larger one Proportion of the first component of the semiconductor material has a lower Proportion of the first component of the semiconductor material has as the first quantum well layer. Optoelektronischer Halbleiterchip gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, der dazu vorgesehen ist elektromagnetische Strahlung im ultravioletten und/oder blauen Spektralbereich zu emittieren.Optoelectronic semiconductor chip according to a of the preceding claims, which is intended to be electromagnetic Radiation in the ultraviolet and / or blue spectral range to emit. Optoelektronischer Halbleiterchip gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, der ein Laserdiodenchip ist.Optoelectronic semiconductor chip according to a of the preceding claims, which is a laser diode chip.
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